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2005-06-23 10:16 出处: 作者:Juval Lowy 责任编辑:moningfeng

在使用一般堆栈时,必须通知编译器使用哪个类型来代替一般类型参数 T(无论是在声明变量时,还是在实例化变量时):

Stack stack = new Stack();



编译器和运行库负责完成其余工作。所有接受或返回 T 的方法(或属性)都将改为使用指定的类型(在上述示例中为整型)。

代码块 2. 一般堆栈

public class Stack
{
readonly int m_Size;
int m_StackPointer = 0;
T[] m_Items;
public Stack():this(100)
{}
public Stack(int size)
{
m_Size = size;
m_Items = new T[m_Size];
}
public void Push(T item)
{
if(m_StackPointer >= m_Size)
throw new StackOverflowException();
m_Items[m_StackPointer] = item;
m_StackPointer++;
}
public T Pop()
{
m_StackPointer--;
if(m_StackPointer >= 0)
{
return m_Items[m_StackPointer];
}
else
{
m_StackPointer = 0;
throw new InvalidOperationException("Cannot pop an empty stack");
}
}
}



注 T 是一般类型参数(或类型参数),而一般类型为 Stack。Stack 中的 int 为类型实参。

该编程模型的优点在于,内部算法和数据操作保持不变,而实际数据类型可以基于客户端使用服务器代码的方式进行更改。

泛型实现

表面上,C# 泛型的语法看起来与 C++ 模板类似,但是编译器实现和支持它们的方式存在重要差异。正如您将在后文中看到的那样,这对于泛型的使用方式具有重大意义。

注 在本文中,当提到 C++ 时,指的是传统 C++,而不是带有托管扩展的 Microsoft C++。

与 C++ 模板相比,C# 泛型可以提供增强的安全性,但是在功能方面也受到某种程度的限制。

在一些 C++ 编译器中,在您通过特定类型使用模板类之前,编译器甚至不会编译模板代码。当您确实指定了类型时,编译器会以内联方式插入代码,并且将每个出现一般类型参数的地方替换为指定的类型。此外,每当您使用特定类型时,编译器都会插入特定于该类型的代码,而不管您是否已经在应用程序中的其他某个位置为模板类指定了该类型。C++ 链接器负责解决该问题,并且并不总是有效。这可能会导致代码膨胀,从而增加加载时间和内存足迹。

在 .NET 2.0 中,泛型在 IL(中间语言)和 CLR 本身中具有本机支持。在编译一般 C# 服务器端代码时,编译器会将其编译为 IL,就像其他任何类型一样。但是,IL 只包含实际特定类型的参数或占位符。此外,一般服务器的元数据包含一般信息。

客户端编译器使用该一般元数据来支持类型安全。当客户端提供特定类型而不是一般类型参数时,客户端的编译器将用指定的类型实参来替换服务器元数据中的一般类型参数。这会向客户端的编译器提供类型特定的服务器定义,就好像从未涉及到泛型一样。这样,客户端编译器就可以确保方法参数的正确性,实施类型安全检查,甚至执行类型特定的 IntelliSense。

有趣的问题是,.NET 如何将服务器的一般 IL 编译为机器码。原来,所产生的实际机器码取决于指定的类型是值类型还是引用类型。如果客户端指定值类型,则 JIT 编译器将 IL 中的一般类型参数替换为特定的值类型,并且将其编译为本机代码。但是,JIT 编译器会跟踪它已经生成的类型特定的服务器代码。如果请求 JIT 编译器用它已经编译为机器码的值类型编译一般服务器,则它只是返回对该服务器代码的引用。因为 JIT 编译器在以后的所有场合中都将使用相同的值类型特定的服务器代码,所以不存在代码膨胀问题。

如果客户端指定引用类型,则 JIT 编译器将服务器 IL 中的一般参数替换为 Object,并将其编译为本机代码。在以后的任何针对引用类型而不是一般类型参数的请求中,都将使用该代码。请注意,采用这种方式,JIT 编译器只会重新使用实际代码。实例仍然按照它们离开托管堆的大小分配空间,并且没有强制类型转换。
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