《.NET前沿技术》第2章理论教学.pdf

泛型编程模型 本章目标 泛型问题概述 了解什么是泛型 掌握泛型的定义 掌握泛型和方法重载 掌握泛型的类型约束 泛型概述 泛型是 C# 3.5 的最强大的功能。通过泛型可以定义类型 安全的数据结构，而无须使用实际的数据类型。这能够显 著提高性能并得到更高质量的代码，因为可以重用数据处 理算法，而无须复制类型特定的代码。在概念上，泛型类 似于 C++ 模板，但是在实现和功能方面存在明显差异。 本章讨论泛型处理的问题空间、它们的实现方式、该编程 模型的好处，以及独特的创新（例如，约束、一般方法和 委托以及一般继承）；还将了解在 .NET Framework 的其 他领域（例如，反射、数组、集合、序列化和远程处理） 中如何利用泛型，以及如何在所提供的基本功能的基础上 进行改进。 泛型问题陈述 考虑一种普通的、提供传统 Push() 和 Pop() 方法的数据结 构（例如，堆栈）。在开发通用堆栈时，可能愿意使用它来 存储各种类型的实例。在 C#的旧版本下，必须使用基于 Object 的堆栈，这意味着，在该堆栈中使用的内部数据类型 是难以归类的 Object，并且堆栈方法与 Object 交互： public class Stack { object[] m_Items; public void Push(object item) {...} public object Pop() {...} } 泛型问题陈述 代码显示基于Object 的堆栈的完整实现。因为 Object 是规范的.NET 基类型，所以可以使用基于 Object 的堆栈来保持任何类型的项（例如，整数）： Stack stack = new Stack(); stack.Push(1); stack.Push(2); int number = (int)stack.Pop(); 泛型问题陈述 但是，基于 Object 的解决方案存在两个问题。第一个问题 是性能。在使用值类型时，必须将它们装箱以便推送和存储 它们，并且在将值类型弹出堆栈时将其取消装箱。装箱和取 消装箱都会根据它们自己的权限造成重大的性能损失，但是 它还会增加托管堆上的压力，导致更多的垃圾收集工作，而 这对于性能而言也不太好。 即使是在使用引用类型而不是值类型时，仍然存在性能损失 ，这是因为必须从 Object 向要与之交互的实际类型进行强 制类型转换，从而造成强制类型转换开销 Stack stack = new Stack(); stack.Push(1); string number = (string)stack.Pop(); 泛型问题陈述 基于 Object 的解决方案的第二个问题（通常更 为严重）是类型安全。因为编译器允许在任何类 型和 Object 之间进行强制类型转换，所以将丢 失编译时类型安全。例如，以下代码可以正确编 译，但是在运行时将引发无效强制类型转换异常 Stack stack = new Stack(); stack.Push(1); string number = (string)stack.Pop(); 泛型问题陈述 可以通过提供类型特定的（因而是类型安全的） 高性能堆栈来克服上述两个问题。对于整型， 可以实现并使用 IntStack： public class IntStack { int[] m_Items; public void Push(int item){...} public int Pop(){...} } IntStack stack = new IntStack(); stack.Pu