Полное руководство. С# 4.0

Шилдт Герберт

Упомянутая выше ситуация не могла бы возникнуть, если бы в программе исполь зовались обобщения. Компилятор выявил бы ошибку в приведенной выше последо вательности кода, если бы она была включена в обобщенную версию программы, и со общил бы об этой ошибке, предотвратив тем самым серьезный сбой, приводящий к исключительной ситуации при выполнении программы. Возможность создавать типизированный код, в котором ошибки несоответствия типов выявляются во время компиляции, является главным преимуществом обобщений. Несмотря на то что в C# всегда имелась возможность создавать "обобщенный" код, используя ссылки на объек ты, такой код не был типизированным, т.е. не обеспечивал типовую безопасность, а его неправильное применение могло

привести к исключительным ситуациям во время выполнения. Подобные ситуации исключаются благодаря обобщениям. По существу, обобщения переводят ошибки при выполнении в разряд ошибок при компиляции. В этом и заключается основная польза от обобщений.

В рассматриваемой здесь необобщенной версии программы имеется еще один любопытный момент. Обратите внимание на то, как тип переменной ob экземпляра класса NonGen создается с помощью метода ShowType в следующей строке кода. Console.WriteLine("Тип переменной ob: " + ob.GetType);

Как пояснялось в главе 11, в классе object определен ряд методов, доступных для всех типов данных. Одним из них является метод GetType, возвращающий объект класса Туре, который описывает тип вызывающего объекта во время выполнения. Сле довательно, конкретный тип объекта, на который ссылается переменная ob, становит ся известным во время выполнения, несмотря на то, что тип переменной ob указан в исходном коде как object. Именно поэтому в среде CLR будет сгенерировано ис ключение при попытке выполнить неверное приведение типов во время выполнения программы. Обобщенный класс с двумя параметрами типа

В классе обобщенного типа можно указать два или более параметра типа. В этом случае параметры типа указываются списком через запятую. В качестве примера ниже приведен класс TwoGen, являющийся вариантом класса Gen с двумя параметрами типа. // Простой обобщенный класс с двумя параметрами типа Т и V. using System; class TwoGen<T, V> { T ob1; V ob2; // Обратите внимание на то, что в этом конструкторе // указываются параметры типа Т и V. public TwoGen(Т o1, V о2) { ob1 = o1; оb2 = о2; } // Показать типы Т и V. public void showTypes { Console.WriteLine("К типу T относится " + typeof(Т)); Console.WriteLine("К типу V относится " + typeof(V)); } public Т getob1 { return оb1; } public V GetObj2 { return ob2; } } // Продемонстрировать применение обобщенного класса с двумя параметрами типа. class SimpGen { static void Main { TwoGen<int, string> tgObj = new TwoGen<int, string>(119, "Альфа Бета Гамма"); // Показать типы. tgObj.ShowTypes; // Получить и вывести значения. int v = tgObj.getob1; Console.WriteLine("Значение: " + v); string str = tgObj.GetObj2; Console.WriteLine("Значение: " + str); } }

Эта программа дает следующий результат. К типу Т относится System.Int32 К типу V относится System.String Значение: 119 Значение: Альфа Бета Гамма

Обратите внимание на то, как объявляется класс TwoGen. class TwoGen<T, V> {

В этом объявлении указываются два параметра типа Т и V, разделенные запятой. А поскольку у класса TwoGen два параметра типа, то при создании объекта этого клас са необходимо указывать два соответствующих аргумента типа, как показано ниже. TwoGen<int, string> tgObj = new TwoGen<int, string>(119, "Альфа Бета Гамма");

В данном случае вместо Т подставляется тип int, а вместо V — тип string. В представленном выше примере указываются аргументы разного типа, но они мо гут быть и одного типа. Например, следующая строка кода считается вполне допус тимой. TwoGen<string, string> х = new TwoGen<string, string> ("Hello", "Goodbye");

В этом случае оба типа, Т и V, заменяются одним и тем же типом, string. Ясно, что если бы аргументы были одного и того же типа, то два параметра типа были бы не нужны. Общая форма обобщенного класса

Синтаксис обобщений, представленных в предыдущих

примерах, может быть све ден к общей форме. Ниже приведена общая форма объявления обобщенного класса. class имя_класса<список_параметров_типа> { // ...

А вот как выглядит синтаксис объявления ссылки на обобщенный класс. имя_класса<список_аргументов_типа> имя_переменной - new имя_класса<список_параметров_типа> (список_аргументов_конструктора); Ограниченные типы

В предыдущих примерах параметры типа можно было заменить любым типом данных. Например, в следующей строке кода объявляется любой тип, обозначаемый как Т. class Gen<T> {

Это означает, что вполне допустимо создавать объекты класса Gen, в которых тип Т заменяется типом int, double, string, FileStream или любым другим типом дан ных. Во многих случаях отсутствие ограничений на указание аргументов типа считается вполне приемлемым, но иногда оказывается полезно ограничить круг типов, которые могут быть указаны в качестве аргумента типа.

Допустим, что требуется создать метод, оперирующий содержимым потока, вклю чая объекты типа FileStream или MemoryStream. На первый взгляд, такая ситуация идеально подходит для применения обобщений, но при этом нужно каким-то обра зом гарантировать, что в качестве аргументов типа будут использованы только типы потоков, но не int или любой другой тип. Кроме того, необходимо как-то уведомить компилятор о том, что методы, определяемые в классе потока, будут доступны для применения. Так, в обобщенном коде должно быть каким-то образом известно, что в нем может быть вызван метод Read.

Для выхода из подобных ситуаций в C# предусмотрены ограниченные типы. Указы вая параметр типа, можно наложить определенное ограничение на этот параметр. Это делается с помощью оператора where при указании параметра типа: class имя_класса<параметр_типа> where параметр_типа : ограничения { // ...

где ограничения указываются списком через запятую.

В C# предусмотрен ряд ограничений на типы данных.

Ограничение на базовый класс, требующее наличия определенного базового класса в аргументе типа. Это ограничение накладывается указанием имени требуемого базового класса. Разновидностью этого ограничения является неприкрытое ограничение типа, при котором на базовый класс указывает параметр типа, а не конкретный тип. Благодаря этому устанавливается взаимосвязь между двумя параметрами типа.

Ограничение на интерфейс, требующее реализации одного или нескольких интерфейсов аргументом типа. Это ограничение накладывается указанием имени требуемого интерфейса.

Ограничение на конструктор, требующее предоставить конструктор без параметров в аргументе типа. Это ограничение накладывается с помощью оператора new.

Ограничение ссылочного типа, требующее указывать аргумент ссылочного типа с помощью оператора class.

Ограничение типа значения, требующее указывать аргумент типа значения с помощью оператора struct.

Среди всех этих ограничений чаще всего применяются ограничения на базовый класс и интерфейс, хотя все они важны в равной степени. Каждое из этих ограничений рассматривается далее по порядку. Применение ограничения на базовый класс

Ограничение на базовый класс позволяет указывать базовый класс, который должен наследоваться аргументом типа. Ограничение на базовый класс служит двум главным целям. Во-первых, оно позволяет использовать в обобщенном классе те члены базового класса, на которые указывает данное ограничение. Это дает, например, возможность вызвать метод или обратиться к свойству базового класса. В отсутствие ограничения на базовый класс компилятору ничего не известно о типе членов, которые может иметь аргумент типа. Накладывая ограничение на базовый класс, вы тем самым даете компи лятору знать, что все аргументы типа будут иметь члены, определенные в этом базовом классе.