Преимущества универсальных шаблонов
Универсальные шаблоны предоставляют решение для ограничения более ранних версий среды CLR и языка C#, в которых обобщения достигались за счет приведения типов к универсальному базовому типу Object и из него. Путем создания универсального класса можно создать коллекцию, которая была бы строго типизирована во время компиляции.
Ограничения, возникающие при использовании неуниверсальных классов коллекции, можно продемонстрировать на примере написания короткой программы, использующей класс коллекции ArrayList из библиотеки классов платформы .NET Framework. ArrayList — это очень удобный класс коллекции, который можно использовать без изменений для хранения типа значения и ссылки на него.
// The .NET Framework 1.1 way to create a list: System.Collections.ArrayList list1 = new System.Collections.ArrayList(); list1.Add(3); list1.Add(105);
System.Collections.ArrayList list2 = new System.Collections.ArrayList(); list2.Add("It is raining in Redmond."); list2.Add("It is snowing in the mountains.");
|
Однако за удобство приходится платить. Любые ссылки или типы значения, добавляемые к классу коллекции ArrayList, неявно приводятся к Object. Если в качестве элементов выступают типы значений, то для них необходимо выполнить упаковку-преобразование при добавлении к списку и распаковку-преобразование при извлечении из списка. Операции приведения, упаковки-преобразования и распаковки-преобразования снижают производительность. Влияние операций упаковки-преобразования и распаковки-преобразования в сценариях обработки больших коллекций может быть весьма значительным.
The other limitation is lack of compile-time type checking; because an ArrayList casts everything to Object, there is no way at compile-time to prevent client code from doing something such as this:
System.Collections.ArrayList list = new System.Collections.ArrayList(); // Add an integer to the list. list.Add(3); // Add a string to the list. This will compile, but may cause an error later. list.Add("It is raining in Redmond."); int t = 0; // This causes an InvalidCastException to be returned. foreach (int x in list) { t += x; } |
Although perfectly acceptable and sometimes intentional if you are creating a heterogeneous collection, combining strings and ints in a single ArrayList is more likely to be a programming error, and this error will not be detected until runtime.
In versions 1.0 and 1.1 of the C# language, you could avoid the dangers of generalized code in the .NET Framework base class library collection classes only by writing your own type specific collections. Of course, because such a class is not reusable for more than one data type, you lose the benefits of generalization, and you have to rewrite the class for each type that will be stored.
What ArrayList and other similar classes really need is a way for client code to specify, on a per-instance basis, the particular data type that they intend to use. That would eliminate the need for the upcast to T:System.Object and would also make it possible for the compiler to do type checking. In other words, ArrayList needs a type parameter. That is exactly what generics provide. In the generic List<<(Of <T>)>> collection, in the N:System.Collections.Generic namespace, the same operation of adding items to the collection resembles this:
// The .NET Framework 2.0 way to create a list List<int> list1 = new List<int>(); // No boxing, no casting: list1.Add(3); // Compile-time error: // list1.Add("It is raining in Redmond."); |
For client code, the only added syntax with List<(Of <<T>)>> compared to ArrayList is the type argument in the declaration and instantiation. In return for this slightly more coding complexity, you can create a list that is not only safer than ArrayList, but also significantly faster, especially when the list items are value types.
Еще одно ограничение состоит в отсутствии проверки типа во время компиляции. Поскольку класс коллекции ArrayList приводит все к типу Object, невозможно предотвратить выполнение клиентским кодом во время компиляции действий, подобных следующим:
-----
Несмотря на то, что комбинирование строк и ints в единый класс коллекции ArrayList вполне допустимо, а иногда и специально выполняется (при создании разнородной коллекции), во многих случаях это может привести к ошибке программы, которую можно будет обнаружить только при выполнении.
В версиях языка C# 1.0 и 1.1 можно избежать неприятностей, вызванных использованием обобщенного кода в классах коллекции библиотеки базового класса платформы .NET Framework только путем написания пользовательских коллекций особого типа. Конечно, пользователь теряет преимущества обобщения из-за того, что такие классы можно использовать только для одного типа данных, и необходимо переписывать класс для каждого типа сохраняемых данных.
Что действительно необходимо для класса коллекции ArrayList и других подобных классов — это возможность указать для каждого отдельного экземпляра в клиентском коде определенный тип данных, который они должны использовать. Это устранит необходимость приведения к типу T:System.Object и даст компилятору возможность проверить тип. Другими словами, классу коллекции ArrayList необходим параметр типа. Это как раз то, что имеется в универсальном шаблоне. В универсальном шаблоне коллекции List<(Of <(T>)>) в пространстве имен N:System.Collections.Generic та же операция добавления элементов в коллекцию выглядит следующим образом:
// The .NET Framework 2.0 way to create a list List<int> list1 = new List<int>();
// No boxing, no casting: list1.Add(3);
// Compile-time error: // list1.Add("It is raining in Redmond.");
|
Единственным различием в клиентском коде между List<(Of <(T>)>) и ArrayList является аргумент типа в разделе объявления и создания экземпляра. Благодаря этому небольшому усложнению кода можно создать список, который будет не только безопаснее, чем ArrayList, но и существенно быстрее, особенно если элементами списка являются типы значений.
Generic Type Parameters
In a generic type or method definition, a type parameters is a placeholder for a specific type that a client specifies when they instantiate a variable of the generic type. A generic class, such as GenericList<T>
, cannot be used as-is because it is not really a type; it is more like a blueprint for a type. To use GenericList<T>
, client code must declare and instantiate a constructed type by specifying a type argument inside the angle brackets. The type argument for this particular class can be any type recognized by the compiler. Any number of constructed type instances can be created, each one using a different type argument, as follows:
GenericList<float> list1 = new GenericList<float>(); GenericList<ExampleClass> list2 = new GenericList<ExampleClass>(); GenericList<ExampleStruct> list3 = new GenericList<ExampleStruct>(); |
In each of these instances of GenericList<T>
, every occurrence of T
in the class will be substituted at run time with the type argument. By means of this substitution, we have created three separate type-safe and efficient objects using a single class definition.
Type Parameter Naming Guidelines
Do name generic type parameters with descriptive names, unless a single letter name is completely self explanatory and a descriptive name would not add value.
public interface ISessionChannel<TSession> { /*...*/ }
public delegate TOutput Converter<TInput, TOutput>(TInput from);
public class List<T> { /*...*/ }
Consider using T as the type parameter name for types with one single letter type parameter.
public int IComparer<T>() { return 0; }
public delegate bool Predicate<T>(T item);
public struct Nullable<T> where T : struct { /*...*/ }
Do prefix descriptive type parameter names with “T”.
public interface ISessionChannel<TSession>
{
TSession Session { get; }
}
Consider indicating constraints placed on a type parameter in the name of parameter. For example, a parameter constrained to
ISession
may be calledTSession
.
- Оглавление
- Метод Main
- Ввод и вывод
- Компиляция и выполнение
- Общая структура программы на c#
- Main() и аргументы командной строки
- Общие сведения
- Аргументы командной строки
- Отображение аргументов командной строки
- Доступ к аргументам командной строки с помощью оператора "foreach"
- Значения, возвращаемые методом Main()
- Пример результатов выполнения
- Общие сведения о типах данных
- Приведение
- Результат
- Упаковка-преобразование и распаковка-преобразование3
- Производительность
- Упаковка-преобразование4
- Описание5
- Результат
- Распаковка-преобразование6
- Описание7
- Результат
- Преобразование массива байтов в значение типа "int"8
- Пример9
- Преобразование строки в значение типа "int"
- Преобразование шестнадцатеричных строк10
- Массивы
- Общие сведения о массивах
- Массивы как объекты
- Результат
- Одномерные массив
- Массивы типов значений и ссылочных типов.
- Многомерные массивы
- Инициализация массива
- Массивы массивов
- Результат
- Использование оператора foreach с массивами
- Передача массивов в качестве параметров
- Передача одномерных массивов в качестве параметров
- Пример 1 Описание
- Результат 1
- Передача многомерных массивов в качестве параметров
- Пример 2 Описание
- Передача массивов при помощи параметров ref и out
- Пример 1
- Пример 2
- Неявно типизированные массивы11
- Неявно типизированные массивы в инициализаторах объектов12
- Использование строк
- Работа со строками Escape-знаки
- Точные строки: символ @
- Доступ к отдельным знакам
- Смена регистра
- Сравнения
- Разделение строки на подстроки
- Строки с нулевыми значениями и пустые строки
- Использование класса StringBuilder13
- Анализ строк с помощью метода разделения
- Навигация по содержимому строки с помощью строковых методов
- Анализ строк с помощью регулярных выражений14
- Объединение нескольких строк
- Изменение содержимого строки
- Определение наличия числового значения в строке
- Надежное программирование
- Безопасность
- Базовые типы кодировки
- Типы форматирования
- Общие сведения о форматировании
- Описатели формата
- Анализ и описатели формата
- Метод ToString и описатели формата
- Поставщики формата15
- Составное форматирование
- Форматирование базовых типов
- Форматирование для различных языков и региональных параметров16
- Составное форматирование
- Строка составного формата
- Синтаксис элементов форматирования
- Выравнивание
- Компонент строки формата
- Оформление фигурных скобок17
- Порядок обработки18
- Примеры кода
- Строки числовых форматов
- Строки стандартных числовых форматов
- Примечания Настройки панели управления
- Свойства NumberFormatInfo
- Целочисленные типы и типы с плавающей запятой
- Бесконечности действительных чисел с плавающей запятой и NaN
- Строки настраиваемых числовых форматов19
- Примечания Бесконечности действительных чисел с плавающей запятой и NaN
- Настройки панели управления
- Строки формата с фиксированной запятой и округлением
- Разделители секций и условное форматирование20
- Два примера настраиваемых форматов
- Регулярные выражения в .Net Framework
- Регулярные выражения как язык
- Escape-знаки
- Выполнение действия со строками с помощью основных строковых операций
- Разбор строк
- Разбор числовых строк
- Операторы и выражения
- Операторы
- Выражения
- Литералы и простые имена
- Выражения вызова
- Операторы
- Анонимные функции
- Эволюция делегатов в c#
- Лямбда-выражения22
- Выражения-лямбды
- Лямбды операторов
- Лямбды со стандартными операторами запросов
- Вывод типа в лямбда-выражениях
- Область действия переменной в лямбда-выражениях
- Использование лямбда-выражений вне linq
- Анонимные методы
- Заметки
- Перегружаемые операторы
- Операторы преобразования23
- Общие сведения об операторах преобразования
- Использование операторов преобразования
- Пример 1 Описание
- Результат 1
- Пример 2 Описание
- Результат 2
- Реализация определенных пользователем преобразований между структурами
- Надежное программирование
- Перегрузка операторов для реализации класса комплексных чисел
- Переопределение Equals
- Объекты, классы и структуры
- Интерфейсы
- Универсальные типы
- Статические типы
- Объекты
- Экземпляры структуры и экземпляры класса
- Идентификация объекта и идентификация значения26
- Объявление классов
- Создание объектов
- Наследование классов
- Описание
- Результат
- Общие сведения о классах
- Структуры
- Общие сведения о структурах
- Использование структур
- Пример 1 Описание
- Результат
- Пример 2 Описание
- Результат
- Наследование
- Абстрактные и запечатанные классы и члены классов
- Абстрактные классы и члены классов
- Запечатанные классы и члены классов
- Определение абстрактных свойств
- Полиморфизм
- Общие сведения о полиморфизме
- Управление версиями с помощью ключевых слов "Override" и "New"
- Переопределение и выбор метода29
- Использование ключевых слов "Override" и "New"
- Переопределение метода ToString
- Порядок переопределения метода OnString в классе или структуре
- Интерфейсы
- Общие сведения об интерфейсах
- Явная реализация интерфейса33
- Явная реализация членов интерфейса
- Надежное программирование
- Явная реализация членов интерфейса с наследованием
- Надежное программирование
- Параметры методов
- Возвращаемые значения
- Передача параметров
- Передача параметров типа значения
- Пример. Передача типов значений с помощью значения.
- Пример. Передача типов значений с помощью ссылки.
- Пример. Замена типов значений.
- Передача параметров ссылочного типа
- Пример. Передача ссылочных типов по значению
- Результат
- Рассмотрение кода
- Пример. Передача ссылочных типов по ссылке
- Результат
- Рассмотрение кода
- Пример. Перестановка двух строк
- Результат
- Рассмотрение кода
- Конструкторы
- Использование конструкторов
- Конструкторы экземпляров
- Пример 1
- Результат
- Пример 2
- Результат
- Пример 3
- Результат
- Закрытые конструкторы35
- Результат
- Статические конструкторы36
- Результат
- Создание конструктора копии
- Деструкторы
- Заметки
- Использование деструкторов для освобождения ресурсов.
- Высвобождение ресурсов явным образом
- Результат
- Инициализаторы объектов и коллекций
- Инициализаторы объектов и анонимные типы37
- Инициализаторы объектов и типы, допускающие значение null
- Инициализаторы коллекций
- Инициализация объектов без вызова конструктора
- Компиляция кода38
- Инициализация словаря с помощью инициализатора коллекции39
- Компиляция кода
- Константы
- Вложенные типы
- Модификаторы доступа
- Доступность класса и структуры
- Доступность члена класса и структуры
- Другие типы
- Разделяемые классы и методы40
- Разделяемый класс
- Ограничения
- Пример 1 Описание
- Результат
- Пример 2 Описание
- Разделяемые методы
- Статические классы и члены статических классов
- Статические классы
- Когда следует использовать статические классы
- Статические члены
- Входные данные
- Пример результатов выполнения.
- Определение различия между передачей структуры и ссылки класса в метод
- Анонимные типы41
- Заметки
- Возвращение поднаборов свойств элементов в запросе
- Компиляция кода
- Методы расширения
- Неявно типизированные локальные переменные
- Var и анонимные типы
- Заметки
- Свойства
- Результат
- Общие сведения о свойствах
- Использование свойств
- Метод доступа get
- Метод доступа set
- Заметки
- Пример 1 Описание
- Результат 1 Employee number: 101 Employee name: Claude Vige
- Пример 2 Описание
- Результат 2
- Рассмотрение кода
- Пример 3 Описание
- Введенные данные
- Результат 3
- Свойства интерфейса
- Пример результатов выполнения
- Асимметричные методы доступа
- Ограничения модификаторов доступа в методах доступа
- Модификаторы доступа в переопределяющих методах доступа
- Реализация интерфейсов
- Домен доступности к методу доступа
- Результат
- Примечания
- Объявление и использование свойств чтения и записи
- Надежное программирование
- Автоматически реализуемые свойства
- Реализация облегченного класса с автоматически реализуемыми свойствами
- Индексаторы
- Общие сведения об индексаторах
- Использование индексаторов
- Заметки
- Пример 1 Описание
- Индексирование с использованием других значений
- Пример 2 Описание
- Результат
- Надежное программирование
- Индексаторы в интерфейсах
- Результат
- Сравнение свойств и индексаторов
- Делегаты
- Общие сведения о делегатах
- Использование делегатов
- Делегаты с именованными методами и делегаты с анонимными методами
- Заметки
- Пример 1
- Результат
- Пример 2
- Результат
- Использование делегатов вместо интерфейсов
- Ковариация и контрвариация в делегатах
- Пример 1 (ковариация) Описание
- Пример 2 (контрвариация) Описание
- Объединение делегатов (многоадресные делегаты)
- Объявление, создание экземпляра и использование делегата
- Надежное программирование
- События
- Общие сведения о событиях
- Подписка и отмена подписки на события
- Подписка на события в среде ide Visual Studio
- Подписка на события программными средствами
- Подписка на события при помощи анонимного метода
- Отмена подписки
- Отмена подписки на событие
- Публикация событий, соответствующих рекомендациям .Net Framework
- Порядок публикации событий, основанных на шаблоне EventHandler
- Создание событий базового класса в производных классах
- Вызов и прием событий
- Реализация событий интерфейса
- Реализация событий интерфейса в классе
- Пример44
- Использование словаря для хранения экземпляров событий
- Универсальные шаблоны
- Общие сведения об универсальных шаблонах
- Введение в универсальные шаблоны
- Преимущества универсальных шаблонов
- Параметры универсального типа
- Рекомендации по именованию параметра типа
- Пространства имен
- Общие сведения о пространствах имен
- Использование пространств имен
- Доступ к пространствам имен
- Псевдонимы пространств имен
- Использование пространств имен для управления областью действия
- Полные имена
- Использование квалификатора псевдонима пространства имен
- Типы, допускающие значения null
- Общие сведения о типах, допускающих значения null
- Использование типов, допускающих значение null
- Примеры допускающих значение null типов
- Члены допускающих значение null типов
- Явные преобразования
- Неявные преобразования
- Операторы
- Оператор ??
- Идентификация типа, допускающего значение null
- Небезопасный код и указатели
- Общие сведения о небезопасном коде
- Буферы фиксированного размера
- Заметки
- Типы указателей45
- Преобразования указателей
- Неявные преобразования указателей
- Явные преобразования указателей
- Результат
- Выражения указателей Получение значения переменной указателя
- Получение адреса переменной
- Доступ к члену с использованием указателя
- Доступ к элементу массива с использованием указателя
- Управление указателями Увеличение и уменьшение указателей
- Арифметические операции над указателями
- Сравнение указателей
- Использование указателей для копирования массива байтов
- Комментарии xml-документации
- Рекомендуемые теги для комментариев документации
- Использование xml-документации
- Компиляция кода
- Надежное программирование
- Домены приложений
- Общие сведения о доменах приложений
- Выполнение кода в другом домене приложения
- Сборки и глобальный кэш сборок
- Общие сведения о сборках
- Атрибуты
- Общие сведения об атрибутах
- Использование атрибутов
- Общие атрибуты
- Заметки
- Использование нескольких идентификаторов
- Атрибут Obsolete
- Глобальные атрибуты
- Исключения и обработка исключений
- Общие сведения об исключениях
- Использование исключений
- Обработка исключений
- Блоки catch
- Блоки finally
- Создание и генерация исключений
- Чего следует избегать при генерации исключений
- Определение классов исключений
- Исключения, создаваемые компилятором
- Обработка исключений с помощью блока try-catch
- Примечания
- Выполнение кода очистки с использованием блока finally
- Взаимодействие
- Использование вызова неуправляемого кода для воспроизведения звукового файла
- Компиляция кода Чтобы скомпилировать этот код, выполните следующие действия47
- Создание потоков
- Общие сведения
- Использование потоков
- Синхронизация потоков
- Ключевое слово lock
- Мониторы
- События синхронизации и дескрипторы ожидания
- Мьютексные объекты
- Создание и завершение потоков
- Синхронизация потока-производителя и потока-потребителя
- Использование пула потоков
- Отражение
- Общие сведения об отражении
- Библиотеки c#
- Создание и использование библиотек dll на языке c#
- Выполнение
- Результат
- Компиляция кода
- Безопасность
- Рекомендации по безопасности, касающиеся языка c# в отдельности
- Использование неуправляемых функций dll
- Применение экспортированных функций dll
- Подробный обзор вызова неуправляемого кода
- Идентификация функций в библиотеках dll
- Создание класса, содержащего функции dll
- Создание прототипов в управляемом коде
- Основы описания
- Настройка описания
- Задание точки входа
- Вызов функции dll
- Передача структур
- Объявление и передача структур
- Объявление и передача классов
- Файловый и потоковый ввод-вывод
- Основы файлового ввода-вывода
- Классы, используемые в файловом вводе и выводе
- Классы, используемые для чтения и записи в поток
- Общие классы потокового ввода и вывода
- Ввод-вывод и безопасность
- Создание списка каталогов
- Надежное программирование
- Считывание из нового файла данных и запись в этот файл
- Надежное программирование
- Копирование каталогов
- Открытие файла журнала и добавление в него данных
- Запись текста в файл
- Считывание текста из файла
- Надежное программирование
- Считывание символов из строки
- Результат
- Запись символов в строку
- Надежное программирование
- Добавление или удаление записей списка управления доступом
- Чтобы добавить или удалить элемент списка управления доступом из файла
- Чтобы добавить или удалить элемент acl из каталога
- Компиляция кода
- Сжатие файлов
- Создание потоков
- Создание класса Writer
- Коллекции и структуры данных
- Определение коллекций
- Выбор класса коллекции
- Знакомство с решениями, проектами и элементами
- Контейнеры: проекты и решения
- Элементы: файлы, ссылки, подключения к данным
- Решения как контейнеры
- Решения
- Преимущества
- Файлы определения
- Проекты как контейнеры
- Шаблоны проектов
- Файлы проекта
- Элементы проектов
- Использование интегрированной среды разработки Visual c#
- Введение в интегрированную среду разработки
- Средства Visual c#
- Доступ к средствам в интегрированной среде разработки
- Окна редактора и конструктора форм Windows
- Обозреватель решений и конструктор проектов
- Окна компилятора, отладчика и списка ошибок
- Настройка интегрированной среды разработки
- Создание проекта
- Создание нового проекта
- Состав проекта Свойства
- Ресурсы
- Другие файлы исходного кода
- Изменение свойств проекта
- Создание пользовательского интерфейса
- Добавление элементов управления
- Задание свойств
- Обработка событий
- Редактирование кода
- Списки завершения
- Краткие сведения
- Список членов
- Сведения о параметрах
- Добавление директив using
- Оптимизация кода
- Фрагменты кода
- Подчеркивание волнистой линией
- Средства обеспечения удобочитаемости кода Форматирование кода
- Структура
- Выделение цветом
- Навигация и поиск
- Представление классов
- Навигация ctrl-tab
- Панели переходов
- Поиск в файлах
- Обозреватель объектов
- Стеки навигации
- Построение и отладка
- Параметры построения
- Ошибки построения
- Сравнение отладочной и выпускной конфигураций
- Отладка
- Моделирование и анализ кода
- Конструктор классов
- Обозреватель объектов
- Метаданные как источник
- Анализ управляемого кода
- Добавление и редактирование ресурсов
- Добавление ресурсов в проекты
- Редактирование ресурсов
- Компиляция ресурсов в сборки
- Доступ к ресурсам во время выполнения
- Получение справки
- Локальная справка и справка в Интернете
- Поиск по f1
- Указатель
- Содержание
- Инструкции
- Динамическая справка
- Примеры
- Оптимизация
- Многопроектная оптимизация
- Диалоговое окно "Предварительный просмотр изменений"
- Допускающая наличие ошибок оптимизация
- Извлечение метода
- Оптимизация кода с помощью операции "извлечение метода"
- Чтобы воспользоваться операцией "извлечение метода"
- Переименовать
- Операции переименования
- Переименование идентификаторов
- Чтобы переименовать идентификатор
- Превращение локальной переменной в параметр
- Заметки
- Превращение локальной переменной в параметр
- Чтобы выполнить превращение локальной переменной в параметр
- Разметка кода цветом
- Лексемы
- Контекстные ключевые слова
- Разметка цветом для обозначения парности фигурных скобок
- Разметка цветом и жирным шрифтом
- Разметка цветом и выделение цветным фоном