C# 4.0: полное руководство - Герберт Шилдт

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.

Gen<int> iOb;

Внимательно проанализируем это объявление. Прежде всего обратите внимание на то, что тип int указывается в угловых скобках после имени класса Gen. В этом случае int служит аргументом типа, привязанным к параметру типа Т в классе Gen. В данном объявлении создается вариант класса Gen, в котором тип Т заменяется типом int везде, где он встречается. Следовательно, после этого объявления int становится типом переменной ob и возвращаемым типом метода GetOb().

В следующей строке кода переменной iOb присваивается ссылка на экземпляр объекта класса Gen для варианта типа int.

iOb = new Gen<int> (102);

Обратите внимание на то, что при вызове конструктора класса Gen указывается также аргумент типа int. Это необходимо потому, что переменная (в данном случае — iOb), которой присваивается ссылка, относится к типу Gen<int>. Поэтому ссылка, возвращаемая оператором new, также должна относиться к типу Gen<int>. В противном случае во время компиляции возникнет ошибка. Например, приведенное ниже присваивание станет причиной ошибки во время компиляции.

iOb = new Gen<double>(118.12); // Ошибка!

Переменная iOb относится к типу Gen<int> и поэтому не может использоваться для ссылки на объект типа Gen<double>. Такой контроль типов относится к одним из главных преимуществ обобщений, поскольку он обеспечивает типовую безопасность.

Затем в программе отображается тип переменной ob в объекте iOb — тип System.Int32. Это структура .NET, соответствующая типу int. Далее значение переменной ob получается в следующей строке кода.

int v = iOb.GetOb();

Возвращаемым для метода GetOb() является тип Т, который был заменен на тип int при объявлении переменной iOb, и поэтому метод GetOb() возвращает значение того же типа int. Следовательно, данное значение может быть присвоено переменной v типа int.

Далее в классе GenericsDemo объявляется объект типа Gen<string>.

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

В этом объявлении указывается аргумент типа string, поэтому в объекте класса Gen вместо Т подставляется тип string. В итоге создается вариант класса Gen для типа string, как демонстрируют остальные строки кода рассматриваемой здесь программы.

Прежде чем продолжить изложение, следует дать определение некоторым терминам. Когда для класса Gen указывается аргумент типа, например int или string, то создается так называемый в C# закрыто сконструированный тип. В частности, Gen<int> является закрыто сконструированным типом. Ведь, по существу, такой обобщенный тип, как Gen<T>, является абстракцией. И только после того, как будет сконструирован конкретный вариант, например Gen<int>, создается конкретный тип. А конструкция, подобная Gen<T>, называется в C# открыто сконструированным типом, поскольку в ней указывается параметр типа Т, но не такой конкретный тип, как int.

В C# чаще определяются такие понятия, как открытый и закрытый типы. Открытым типом считается такой параметр типа или любой обобщенный тип, для которого аргумент типа является параметром типа или же включает его в себя. А любой тип, не относящийся к открытому, считается закрытым. Сконструированным типом считается такой обобщенный тип, для которого предоставлены все аргументы типов. Если все эти аргументы относятся к закрытым типам, то такой тип считается закрыто сконструированным. А если один или несколько аргументов типа относятся к открытым типам, то такой тип считается открыто сконструированным.

Различение обобщенных типов по аргументам типа

Что касается обобщенных типов, то следует иметь в виду, что ссылка на один конкретный вариант обобщенного типа не совпадает по типу с другим вариантом того же самого обобщенного типа. Так, если ввести в приведенную выше программу следующую строку кода, то она не будет скомпилирована.

iOb = strOb; // Неверно!

Несмотря на то что обе переменные, iOb и strOb, относятся к типу Gen<T>, они ссылаются на разные типы, поскольку у них разные аргументы.

Повышение типовой безопасности с помощью обобщений

В связи с изложенным выше возникает следующий резонный вопрос: если аналогичные функциональные возможности обобщенного класса Gen можно получить и без обобщений, просто указав объект как тип данных и выполнив надлежащее приведение типов, то какая польза от того, что класс Gen делается обобщенным? Ответ на этот вопрос заключается в том, что обобщения автоматически обеспечивают типовую безопасность всех операций, затрагивающих класс Gen. В ходе выполнения этих операций обобщения исключают необходимость обращаться к приведению типов и проверять соответствие типов в коде вручную.

Для того чтобы стали более понятными преимущества обобщений, рассмотрим сначала программу, в которой создается необобщенный аналог класса Gen.

// Класс NonGen является полным функциональным аналогом

// класса Gen, но без обобщений.

using System;

class NonGen {

  object ob; // переменная ob теперь относится к типу object

  // Передать конструктору ссылку на объект типа object,

  public NonGen(object о) {

    ob = о;

  }

  // Возвратить объект типа object,

  public object GetOb() {

    return ob;

  }

  // Показать тип переменной ob.

  public void ShowType() {

    Console.WriteLine("Тип переменной ob: " + ob.GetType());

  }

}

// Продемонстрировать применение необобщенного класса,

class NonGenDemo {

  static void Main() {

    NonGen iOb;

    // Создать объект класса NonGen.

    iOb = new NonGen(102);

    // Показать тип данных, хранящихся в переменной iOb.

    iOb.ShowType();

    // Получить значение переменной iOb.

    //На этот раз потребуется приведение типов,

    int v = (int)iOb.GetOb();

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

    Console.WriteLine();

    // Создать еще один объект класса NonGen и

    // сохранить строку в переменной it.

    NonGen strOb = new NonGen("Тест на необобщенность");

    // Показать тип данных, хранящихся в переменной strOb.

    strOb.ShowType();

    // Получить значение переменной strOb.

    //Ив этом случае требуется приведение типов.

    String str = (string)strOb.GetOb();

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

    // Этот код компилируется, но он принципиально неверный!

    iOb = strOb;

    // Следующая строка кода приводит к исключительной

    // ситуации во время выполнения.

    // v = (int) iOb.GetObO; // Ошибка при выполнении!

  }

}

При выполнении этой программы получается следующий результат.

Тип переменной ob: System.Int32

Значение: 102

Тип переменной ob: System.String

Значение: Тест на необобщенность

Как видите, результат выполнения этой программы такой же, как и у предыдущей программы.

В этой программе обращает на себя внимание ряд любопытных моментов. Прежде всего, тип Т заменен везде, где он встречается в классе NonGen. Благодаря этому в классе NonGen может храниться объект любого типа, как и в обобщенном варианте этого класса. Но такой подход оказывается непригодным по двум причинам. Во-первых, для извлечения хранящихся данных требуется явное приведение типов. И во-вторых, многие ошибки несоответствия типов не могут быть обнаружены вплоть до момента выполнения программы. Рассмотрим каждую из этих причин более подробно.