淺析C#泛型處理的問題空間
C#泛型是C# 2.0 的***大的功能。C#泛型處理什么樣子的問題呢？我們通過C# 泛型處理可以定義類型安全的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而無須使用實(shí)際的數(shù)據(jù)類型。這樣能夠顯著提高性能并得到更高質(zhì)量的代碼，因為您可以重用數(shù)據(jù)算法，而無須復(fù)制類型特定的代碼。在概念上，C# 泛型類似于 C++ 的模板，但是在實(shí)現(xiàn)和功能方面存在明顯不同。本系列文章將討論C#泛型處理的問題空間、它們的實(shí)現(xiàn)方式、該編程模型的好處，以及獨(dú)特的創(chuàng)新（例如，約束、一般方法和委托以及一般繼承）。您還將了解在 .NET Framework 的其他領(lǐng)域（例如，反射、數(shù)組、集合、序列化和遠(yuǎn)程處理）中如何利用泛型，以及如何在所提供的基本功能的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。
C#泛型處理的問題陳述
考慮一種普通的、提供傳統(tǒng) Push() 和 Pop() 方法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（例如，堆棧）。在開發(fā)通用堆棧時，您可能愿意使用它來存儲各種類型的實(shí)例。在 C# 1.1 下，您必須使用基于 Object 的堆棧，這意味著，在該堆棧中使用的內(nèi)部數(shù)據(jù)類型是難以歸類的 Object，并且堆棧方法與 Object 交互：
- public class Stack
- {
- object[] m_Items;
- public void Push(object item)
- {...}
- public object Pop()
- {...}
- }
C#泛型處理代碼塊
顯示基于 Object 的堆棧的完整實(shí)現(xiàn)。因為 Object 是規(guī)范的 .NET 基類型，所以您可以使用基于 Object 的堆棧來保持任何類型的項（例如，整數(shù)）：
- Stack stack = new Stack();
- stack.Push(1);
- stack.Push(2);
- int number = (int)stack.Pop();
基于 Object 的堆棧
- public class Stack
- {
- readonly int m_Size;
- int m_StackPointer = 0;
- object[] m_Items;
- public Stack():this(100)
- {}
- public Stack(int size)
- {
- m_Size = size;
- m_Items = new object[m_Size];
- }
- public void Push(object item)
- {
- if(m_StackPointer >= m_Size)
- throw new StackOverflowException();
- m_Items[m_StackPointer] = item;
- m_StackPointer++;
- }
- public object Pop()
- {
- m_StackPointer--;
- if(m_StackPointer >= 0)
- {
- return m_Items[m_StackPointer];
- }
- else
- {
- m_StackPointer = 0;
- throw new InvalidOperationException(
- "Cannot pop an empty stack");
- }
- }
- }
但是，基于 Object 的解決方案存在兩個問題。***個問題是性能。在使用值類型時，必須將它們裝箱以便推送和存儲它們，并且在將值類型彈出堆棧時將其取消裝箱。裝箱和取消裝箱都會根據(jù)它們自己的權(quán)限造成重大的性能損失，但是它還會增加托管堆上的壓力，導(dǎo)致更多的垃圾收集工作，而這對于性能而言也不太好。即使是在使用引用類型而不是值類型時，仍然存在性能損失，這是因為必須從 Object 向您要與之交互的實(shí)際類型進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，從而造成強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換開銷：
- Stack stack = new Stack();
- stack.Push("1");
- string number = (string)stack.Pop();
基于 Object 的解決方案的第二個問題（通常更為嚴(yán)重）是類型安全。因為編譯器允許在任何類型和 Object 之間進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，所以您將丟失編譯時類型安全。例如，以下代碼可以正確編譯，但是在運(yùn)行時將引發(fā)無效強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換異常：
- Stack stack = new Stack();
- stack.Push(1);
- //This compiles, but is not type safe, and will throw an exception:
- string number = (string)stack.Pop();
您可以通過提供類型特定的（因而是類型安全的）高性能堆棧來克服上述兩個問題。對于整型，可以實(shí)現(xiàn)并使用 IntStack：
- public class IntStack
- {
- int[] m_Items;
- public void Push(int item){...}
- public int Pop(){...}
- }
- IntStack stack = new IntStack();
- stack.Push(1);
- int number = stack.Pop();
對于字符串，可以實(shí)現(xiàn) StringStack：
- public class StringStack
- {
- string[] m_Items;
- public void Push(string item){...}
- public string Pop(){...}
- }
- StringStack stack = new StringStack();
- stack.Push("1");
- string number = stack.Pop();
C#泛型處理問題的出現(xiàn)必然性：
遺憾的是，以這種方式解決性能和類型安全問題，會引起第三個同樣嚴(yán)重的問題 — 影響工作效率。編寫類型特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一項乏味的、重復(fù)性的且易于出錯的任務(wù)。在修復(fù)該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的缺陷時，您不能只在一個位置修復(fù)該缺陷，而必須在實(shí)質(zhì)上是同一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型特定的副本所出現(xiàn)的每個位置進(jìn)行修復(fù)。此外，沒有辦法預(yù)知未知的或尚未定義的將來類型的使用情況，因此還必須保持基于 Object 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。結(jié)果，大多數(shù) C# 1.1 開發(fā)人員發(fā)現(xiàn)類型特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不實(shí)用，并且選擇使用基于 Object 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，盡管它們存在缺點(diǎn)。
C#泛型處理的問題空間等等內(nèi)容的介紹就講述到這里，希望對你了解和學(xué)習(xí)C#泛型處理問題方面有所幫助。
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