假设需要一个两个整形变量交换的函数,我们很快就可以嗒嗒嗒嗒的敲出下面的 Swap 函数:
void Swap(ref int lhs, ref int rhs)
{
int temp = lhs;
lhs = rhs;
rhs = temp;
}
随着项目进展,我们发现,需要用到 Swap 函数的不仅是整形,变量 还有字符串,于是我们我又嗒嗒嗒嗒的重载 Swap 函数如下:
void Swap(ref string lhs, ref string rhs)
{
string temp = lhs;
lhs = rhs;
rhs = temp;
}
接下来的开发中,我们又发现还有自定义的结构体,类等等等等都要用到 Swap 函数。如果我们为每一种类型都实现一个相应的 Swap 函数的话,各个版本的 Swap 函数数据类型不同外,其它完完全全一样。也就是说,项目中存在大量的代码重复。能不能之实现一个能够适用于不同数据类型的 Swap 函数,消除这种代码冗余,从而减少工作量,提高开发效率呢?
类型转换
在 C# 中 所有的类型都直接或间接的继承自 System.Object 类。换句话说,所有的类型都可以转换为 Object 类。这为我们前面的问题提供了一个解决方案——实现一个以 Object 为类型参数的 Swap 函数。其实现如下:
void Swap(ref object lhs, ref object rhs)
{
object temp = lhs;
lhs = rhs;
rhs = temp;
}
调用的代码如下:
//a, b 为要传入 Swap 函数的变量
object objA = a;
object objB = b;
Swap(ref objA, ref objB);
//T 为变量 a 和 b 的数据类型
a = (T)objA;
b = (T)objB;
这一实现利用类型转换有效的重用了 Swap 的代码,但有两点不足。
首先是性能问题。每次调用 Swap 函数前,需要对其参数进行一次向上的转型;调用完之后,又要对其进行一次向下的转型。如果需要多次调用 Swap 函数(比如在一个很大的循环中),转型带来的开销是想当可观的,特别是当参数为值类型的时候。
第二是,无法提供编译时类型检查。下面的例子虽然能通过编译,但运行时会出现异常:
string a = “This is a string”;
int b = 0;
object objA = a;
object objB = b;
Swap(ref objA, ref objB); //可以编译
a = (string)objA; //出现运行时异常
b = (ing)objB;
针对以上两点不足,C# 2.0 提出了泛型。
泛型
泛型是C# 2.0 提供的延迟类和函数中数据类型的定义,直到客户代码声明或实例化该数据类型。
泛型版的 Swap 函数实现如下
void Swap<T>(ref T lhs, ref T rhs)
{
T temp = lhs;
lhs = rhs;
rhs = temp;
}
泛型集合中的 <T>是obj类型
上例中的类型参数 T 可以实例化为任意数据类型。相对于通过类型转换重用 Swap 函数,它且不需要类型转换,有效的提高性能。而且,它还能提供编译时类型检查。调用语法与普通函数调用完全一样。
泛型的优势
从上面例子可以看出,使用泛型具有如下三点优势:
? 避免重复代码,最大化代码重用
? 避免无谓的类型转换,提高性能
? 提供编译时类型检查,具有类型安全性
-
C# code
-
//
在三角符号里写入类型参数T
public
class
GenericList
<
T
>
{
//
Node为非泛型类,作为GenericList<T>的嵌套类
private
class
Node
{
//
在非泛型构造函数中使用T
public
Node(T t)
{
next
=
null
;
data
=
t;
}
private
Node next;
public
Node Next
{
get
{
return
next; }
set
{ next
=
value; }
}
//
T作为私有成员的数据类型
private
T data;
//
T作为属性的返回类型
public
T Data
{
get
{
return
data; }
set
{ data
=
value; }
}
}
private
Node head;
//
构造函数
public
GenericList()
{
head
=
null
;
}
//
T 作为方法的参数类型
public
void
AddHead(T t)
{
Node n
=
new
Node(t);
n.Next
=
head;
head
=
n;
}
public
IEnumerator
<
T
>
GetEnumerator()
{
Node current
=
head;
while
(current
!=
null
)
{
yield
return
current.Data;
current
=
current.Next;
}
}
}
下面的代码示例演示客户端代码如何使用泛型 GenericList <T> 类来创建整数列表。只需更改类型参数,即可方便地修改下面的代码示例,创建字符串或任何其他自定义类型的列表:
-
C# code
-
class
TestGenericList
{
static
void
Main()
{
//
int 是类型变量
GenericList
<
int
>
list
=
new
GenericList
<
int
>
();
for
(
int
x
=
0
; x
<
10
; x
++
)
{
list.AddHead(x);
}
foreach
(
int
i
in
list)
{
System.Console.Write(i
+
"
"
);
}
System.Console.WriteLine(
"
\n完成
"
);
}
}
泛型也在用在类里,可以对参数进行约束而对于new约束而言有点特殊
public
class
Dictionary
<
K,V
>
where K: IComparable
{
public void Add(K key, V value)
{
if (key.CompareTo(x) < 0) {}
}
}
这样就保证了任何为K类型参数提供的类型都实现了IComparable接口。所以我们的key就可以使用CompareTo方法了。
如果我们在使用时提供了没有实现IComparable接口的类型,就会出现编译时错误。
-
对于new()约束,大家可能有一个误解,以为使用了new约束之后,在创建对象时与非泛型的版本是一致的:
publicclassTester<T>
whereT:new()
{
publicTester()
{
t=newT();//等同于非泛型版本的new?例如objecto=newobject();?
}
privateTt;
}
事实上,使用new关键字的作用只是让编译器在泛型实例化之处,检查所绑定的泛型参数是否具有无参构造函数:
Tester<SomeType>t=newTester<SomeType>();
//此处编译器会检查SomeType是否具有无参构造函数。若没有则会有compileerror
-