Полное руководство. С# 4.0

В С# чаще определяются такие понятия, как открытый и закрытый типы. Откры тым 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 сконстру ированным. 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 кон кретный вариант обобщенного типа не совпадает по типу с другим вариантом того же самого обобщенного типа. Так, если ввести в приведенную выше программу следую щую строку кода, то она не будет скомпилирована. iOb = strOb; // Неверно!

Несмотря на то что обе переменные, iOb и strOb, относятся к типу Gen, 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 анало гичные 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 во прос заключается в том, что обобщения автоматически обеспечивают типовую безо пасность 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. //И в 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.GetOb; // 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 клас се 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, мно гие ошибки несоответствия типов не могут быть обнаружены вплоть до момента вы полнения программы. Рассмотрим каждую из этих причин более подробно.

Начнем со следующей строки кода. int v = (int) iOb.GetOb;

Теперь возвращаемым типом метода GetOb является object, а следовательно, для распаковки значения, возвращаемого методом GetOb, и его последующего со хранения в переменной v требуется явное приведение к типу int. Если исключить приведение типов, программа не будет скомпилирована. В обобщенной версии этой программы приведение типов не требовалось, поскольку тип int указывался в каче стве аргумента типа при создании объекта iOb. А в необобщенной версии этой про граммы потребовалось явное приведение типов. Но это не только неудобно, но и чре вато ошибками.

А теперь рассмотрим следующую последовательность кода в конце анализируемой здесь программы. // Этот код компилируется, но он принципиально неверный! iOb = strOb; // Следующая строка кода приводит к исключительной // ситуации во время выполнения. // v = (int) iOb.GetOb; // Ошибка при выполнении!

В этом коде значение переменной strOb присваивается переменной iOb. Но пере менная strOb ссылается на объект, содержащий символьную строку, а не целое зна чение. Такое присваивание оказывается верным с точки зрения синтаксиса, поскольку все ссылки на объекты класса NonGen одинаковы, а значит, по ссылке на один объект класса NonGen можно обращаться к любому другому объекту класса NonGen. Тем не менее такое присваивание неверно с точки зрения семантики, как показывает следую щая далее закомментированная строка кода. В этой строке тип, возвращаемый мето дом GetOb, приводится к типу int, а затем предпринимается попытка присвоить полученное в итоге значение переменной int. К сожалению, в отсутствие обобщений компилятор не сможет выявить подобную ошибку. Вместо этого возникнет исключи тельная ситуация во время выполнения, когда будет предпринята попытка приведения к типу int. Для того чтобы убедиться в этом, удалите символы комментария в начале данной строки кода, скомпилируйте, а затем выполните программу. При ее выполне нии возникнет ошибка.

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");