C# 4.0: полное руководство - Герберт Шилдт

В этой главе описываются синтаксис, теория и практика применения обобщений, а также показывается, каким образом обобщения обеспечивают типовую безопасность в ряде случаев, которые раньше считались сложными. После прочтения настоящей главы у вас невольно возникнет желание ознакомиться с материалом главы 25, посвященной коллекциям, так как в ней приведено немало примеров применения обобщений в классах обобщенных коллекций.

Что такое обобщения

Термин обобщение, по существу, означает параметризированный тип. Особая роль параметризированных типов состоит в том, что они позволяют создавать классы, структуры, интерфейсы, методы и делегаты, в которых обрабатываемые данные указываются в виде параметра. С помощью обобщений можно, например, создать единый класс, который автоматически становится пригодным для обработки разнотипных данных. Класс, структура, интерфейс, метод или делегат, оперирующий параметри-зированным типом данных, называется обобщенным, как, например, обобщенный класс или обобщенный метод.

Следует особо подчеркнуть, что в C# всегда имелась возможность создавать обобщенный код, оперируя ссылками типа object. А поскольку класс object является базовым для всех остальных классов, то по ссылке типа object можно обращаться к объекту любого типа. Таким образом, до появления обобщений для оперирования разнотипными объектами в программах служил обобщенный код, в котором для этой цели использовались ссылки типа object.

Но дело в том, что в таком коде трудно было соблюсти типовую безопасность, поскольку для преобразования типа object в конкретный тип данных требовалось приведение типов. А это служило потенциальным источником ошибок из-за того, что приведение типов могло быть неумышленно выполнено неверно. Это затруднение позволяют преодолеть обобщения, обеспечивая типовую безопасность, которой раньше так недоставало. Кроме того, обобщения упрощают весь процесс, поскольку исключают необходимость выполнять приведение типов для преобразования объекта или другого типа обрабатываемых данных. Таким образом, обобщения расширяют возможности повторного использования кода и позволяют делать это надежно и просто.

---------------------------------

ПРИМЕЧАНИЕ

Программирующим на C++ и Java необходимо иметь в виду, что обобщения в C# не следует путать с шаблонами в C++ и обобщениями в Java, поскольку это разные, хотя и похожие средства. В действительности между этими тремя подходами к реализации обобщений существуют коренные различия. Если вы имеете некоторый опыт программирования на C++ или Java, то постарайтесь на основании этого опыта не делать никаких далеко идущих выводов о том, как обобщения'действуют в С#.

---------------------------------

Простой пример обобщений

Начнем рассмотрение обобщений с простого примера обобщенного класса. В приведенной ниже программе определяются два класса. Первым из них является обобщенный класс Gen, вторым — класс GenericsDemo, в котором используется класс Gen.

// Простой пример обобщенного класса,

using System;

//В приведенном ниже классе Gen параметр типа Т заменяется

// реальным типом данных при создании объекта типа Gen.

class Gen<T> {

  T ob; // объявить переменную типа Т

  // Обратите внимание на то, что у этого конструктора

  // имеется параметр типа T

  public Gen(T о) {

    ob = о;

  }

  // Возвратить переменную экземпляра ob,

  //которая относится к типу Т.

  public T GetOb() {

    return ob;

  }

  // Показать тип Т.

  public void ShowType() {

    Console.WriteLine("К типу T относится " + typeof (T));

  }

}

// Продемонстрировать применение обобщенного класса,

class GenericsDemo {

  static void Main() {

    // Создать переменную ссылки на объект Gen типа int.

    Gen<int> iOb;

    // Создать объект типа Gen<int> и

    // присвоить ссылку на него переменной

    iOb = new Gen<int>(102);

    // Показать тип данных, хранящихся в переменной iOb.

    iOb.ShowType();

    // Получить значение переменной iOb.

    int v = iOb.GetOb();

    Console.WriteLine("Значение: " + v);

    Console.WriteLine();

    // Создать объект типа Gen для строк.

    Gen<string> strOb = new Gen<string>("Обобщения повышают эффективность.");

    // Показать тип данных, хранящихся в переменной strOb.

    strOb.ShowType();

    // Получить значение переменной strOb.

    string str = strOb.GetOb();

    Console.WriteLine("Значение: " + str);

  }

}

Эта программа дает следующий результат.

К типу Т относится System.Int32

Значение: 102

К типу Т относится System.String

Значение: Обобщения повышают эффективность.

Внимательно проанализируем эту программу. Прежде всего обратите внимание на объявление класса Gen в приведенной ниже строке кода:

class Gen<T> {

где Т — это имя параметра типа. Это имя служит в качестве метки-заполнителя конкретного типа, который указывается при создании объекта класса Gen. Следовательно, имя Т используется в классе Gen всякий раз, когда требуется параметр типа. Обратите внимание на то, что имя Т заключается в угловые скобки (< >). Этот синтаксис можно обобщить: всякий раз, когда объявляется параметр типа, он указывается в угловых скобках. А поскольку параметр типа используется в классе Gen, то такой класс считается обобщенным.

В объявлении класса Gen можно указывать любое имя параметра типа, но по традиции выбирается имя Т. К числу других наиболее употребительных имен параметров типа относятся V и Е. Вы, конечно, вольны использовать и более описательные имена, например TValue или ТКеу. Но в этом случае первой в имени параметра типа принято указывать прописную букву Т.

Далее имя Т используется для объявления переменной ob, как показано в следующей строке кода.

Т ob; // объявить переменную типа Т

Как пояснялось выше, имя параметра типа Т служит меткой-заполнителем конкретного типа, указываемого при создании объекта класса Gen. Поэтому переменная ob будет иметь тип, привязываемый к Т при получении экземпляра объекта класса Gen. Так, если вместо Т указывается тип string, то в экземпляре данного объекта переменная ob будет иметь тип string.

А теперь рассмотрим конструктор класса Gen.

public Gen(T о) {

  ob = о;

}

Как видите, параметр о этого конструктора относится к типу Т. Это означает, что конкретный тип параметра о определяется типом, привязываемым к Т при создании объекта класса Gen. А поскольку параметр о и переменная экземпляра ob относятся к типу Т, то после создания объекта класса Gen их конкретный тип окажется одним и тем же.

С помощью параметра типа Т можно также указывать тип, возвращаемый методом, как показано ниже на примере метода GetOb().

public Т GetOb()    {

  return ob;

}

Переменная ob также относится к типу Т, поэтому ее тип совпадает с типом, возвращаемым методом GetOb().

Метод ShowType() отображает тип параметра Т, передавая его оператору typeof. Но поскольку реальный тип подставляется вместо Т при создании объекта класса Gen, то оператор typeof получит необходимую информацию о конкретном типе.

В классе GenericsDemo демонстрируется применение обобщенного класса Gen. Сначала в нем создается вариант класса Gen для типа int.