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深入浅出.net泛型编程

　　前言

　　.net 2.0中泛型的出现是一个令人激动的特征。但是，什么是泛型?你需要它们吗？你会在自己的应用软件中使用它们?在本文中，我们将回答这些问题并细致地分析泛型的使用，能力及其局限性。

　　类型安全

　　.net中的许多语言如c#,c++和vb.net(选项strict为on)都是强类型语言。作为一个程序员，当你使用这些语言时，总会期望编译器进行类型安全的检查。例如，如果你把对一个book类型的引用转换成一个vehicle型的引用，编译器将告诉你这样的cast是无效的。

　　然而,当谈到.net 1.0和1.1中的集合时，它们是无助于类型安全的。请考虑一个arraylist的例子，它拥有一个对象集合--这允许你把任何类型的对象放于该arraylist中。让我们看一下例1中的代码。

　　例1.缺乏类型安全的arraylist

using system;
using system.collections;
namespace testapp
{
　class test
　{
　　[stathread]
　　static void main(string[] args)
　　{
　　　arraylist list = new arraylist();
　　　list.add(3);
　　　list.add(4);
　　　//list.add(5.0);
　　　int total = 0;
　　　foreach(int val in list)
　　　{
　　　　total = total + val;
　　　}
　　　console.writeline("total is {0}", total);
　　}
　}
}

　　本例中，我们建立了一个arraylist的实例，并把3和4添加给它。然后我循环遍历该arraylist，从中取出整型值然后把它们相加。这个程序将产生结果"total is 7"。现在,如果我注释掉下面这句:

list.add(5.0);

　　程序将产生如下的运行时刻异常:

unhandled exception: system.invalidcastexception: specified cast is not valid.
attestapp.test.main(string[]args)in :\workarea\testapp\class1.cs:line 17

　　哪里出错了呢？记住arraylist拥有一个集合的对象。当你把3加到arraylist上时，你已把值3装箱了。当你循环该列表时，你是把元素拆箱成int型。然而,当你添加值5.0时，你在装箱一个double型值。在第17行，那个double值被拆箱成一个int型。这就是失败的原因。

　　注意：上面的实例,如果是用vb.net书写的话，是不会失败的。原因在于，vb.net不使用装箱机制，它激活一个把该double转换成整型的方法。但是，如果arraylist中的值是不能转换成整型的，vb.net代码还会失败。

　　作为一个习惯于使用语言提供的类型安全的程序员，你希望这样的问题在编译期间浮出水面，而不是在运行时刻。这正是泛型产生的原因。

　　3. 什么是泛型?

　　泛型允许你在编译时间实现类型安全。它们允许你创建一个数据结构而不限于一特定的数据类型。然而，当使用该数据结构时，编译器保证它使用的类型与类型安全是相一致的。泛型提供了类型安全,但是没有造成任何性能损失和代码臃肿。在这方面，它们很类似于c++中的模板，不过它们在实现上是很不同的。

　　4. 使用泛型集合

　　.net 2.0的system.collections.generics 命名空间包含了泛型集合定义。各种不同的集合/容器类都被"参数化"了。为使用它们,只需简单地指定参数化的类型即可。请看例2:

　　例2.类型安全的泛型列表

list＜int＞ alist = new list＜int＞();
alist.add(3);
alist.add(4);
// alist.add(5.0);
int total = 0;
foreach(int val in alist)
{
　total = total + val;
}
console.writeline("total is {0}", total);

　　在例2中，我编写了一个泛型的列表的例子，在尖括号内指定参数类型为int。该代码的执行将产生结果"total is 7"。现在,如果我去掉语句doublelist.add(5.0)的注释，我将得到一个编译错误。编译器指出它不能发送值5.0到方法add(),因为该方法仅接受int型。不同于例1,这里的代码实现了类型安全。

　　5. clr对于泛型的支持

　　泛型不仅是一个语言级上的特征。.net clr能识别出泛型。在这种意义上说,泛型的使用是.net中最为优秀的特征之一。对每个用于泛型化的类型的参数，类也同样没有脱离开微软中间语言(msil)。换句话说,你的配件集仅包含你的参数化的数据结构或类的一个定义，而不管使用多少种不同的类型来表达该参数化的类型。例如,如果你定义一个泛型类型mylist＜t＞，仅仅该类型的一个定义出现在msil中。当程序执行时,不同的类被动态地创建,每个类对应该参数化类型的一种类型。如果你使用mylist＜int＞和mylist＜double＞，有两种类即被创建。当你的程序执行时，让我们进一步在例3中分析这一点。

　　例3.创建一个泛型类

//mylist.cs
#region using directives
using system;
using system.collections.generic;
using system.text;
#endregion
namespace clrsupportexample
{
　public class mylist＜t＞
　{
　　private static int objcount = 0;
　　public mylist()
　　{objcount++; }
　　public int count
　　{
　　　get
　　　　{return objcount; }
　　}
　}
}
//program.cs
#region using directives
using system;
using system.collections.generic;
using system.text;
#endregion
namespace clrsupportexample
{
　class sampleclass {}
　class program
　{
　　static void main(string[] args)
　　{
　　　mylist＜int＞ myintlist = new mylist＜int＞();
　　　mylist＜int＞ myintlist2 = new mylist＜int＞();
　　　mylist＜double＞ mydoublelist = new mylist＜double＞();
　　　mylist＜sampleclass＞ mysamplelist = new mylist＜sampleclass＞();
　　　console.writeline(myintlist.count);
　　　console.writeline(myintlist2.count);
　　　console.writeline(mydoublelist.count);
　　　console.writeline(mysamplelist.count);
　　　console.writeline(new mylist＜sampleclass＞().count);
　　　console.readline();
　　}
　}
}

　　该例中，我创建了一个称为mylist泛型类。为把它参数化，我简单地插入了一个尖括号。在＜＞内的t代表了实际的当使用该类时要指定的类型。在mylist类中，定义了一个静态字段objcount。我在构造器中增加它的值。因此我能发现使用我的类的用户共创建了多少个那种类型的对象。属性count返回与被调用的实例同类型的实例的数目。

　　在main()方法,我创建了mylist＜int＞的两个实例，一个mylist＜double＞的实例，还有两个mylist＜sampleclass＞的实例--其中sampleclass是我已定义了的类。问题是:count(上面的程序的输出)的值该是多少？在你继阅读之前，试一试回答这个问题。

　　解决了上面的问题？你得到下列的答案了吗？

2
2
1
1
2

　　前面两个2对应mylist＜int＞，第一个1对应mylist＜double＞，第二个1对应mylist＜sampleclass＞--在此，仅创建一个这种类型的实例。最后一个2对应mylist＜sampleclass＞，因为代码中又创建了这种类型的另外一个实例。上面的例子说明mylist＜int＞是一个与mylist＜double＞不同的类，而mylist＜double＞又是一个与mylist＜sampleclass＞不同的类。因此，在这个例中,我们有四个类：mylist: mylist＜t＞，mylist＜int＞，mylist＜double＞和mylist＜x＞。注意，虽然有4个mylist类，但仅有一个被存储在msil。怎么能证明这一点？请看图1显示出的使用工具ildasm.exe生成的msil代码。


图 1.例3的msil


 


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