Полное руководство. С# 4.0

Прежде чем продолжить изложение дальше, рассмотрим вкратце два последствия наложения ограничения на базовый класс. Во-первых, это ограничение разрешает до ступ к членам базового класса из обобщенного класса. И во-вторых, оно гарантирует допустимость только тех аргументов типа, которые удовлетворяют данному ограниче нию, обеспечивая тем самым типовую безопасность.

В предыдущем примере показано, как накладывается ограничение на базовый класс, но из него не совсем ясно, зачем это вообще нужно. Для того чтобы особое зна чение ограничения на базовый класс стало понятнее, рассмотрим еще один, более практический пример. Допустим, что требуется реализовать механизм управления списками телефонных номеров, чтобы пользоваться разными категориями таких спи сков, в частности отдельными списками для друзей, поставщиков, клиентов и т.д. Для этой цели можно сначала создать класс PhoneNumber, в котором будут храниться имя абонента и номер его телефона. Такой класс может иметь следующий вид. // Базовый класс, в котором хранятся имя абонента и номер его телефона. class PhoneNumber { public PhoneNumber(string n, string num) { Name = n; Number = num; } // Автоматически реализуемые свойства, в которых // хранятся имя абонента и номер его телефона. public string Number { get; set; } public string Name { get; set; } }

Далее создадим классы, наследующие класс PhoneNumber: Friend и Supplier. Эти классы приведены ниже. // Класс для телефонных номеров друзей. class Friend : PhoneNumber { public Friend(string n, string num, bool wk) : base(n, num) { IsWorkNumber = wk; } public bool IsWorkNumber { get; private set; } // ... } // Класс для телефонных номеров поставщиков. class Supplier : PhoneNumber { public Supplier(string n, string num) : base(n, num) { } // ... }

Обратите внимание на то, что в класс Friend введено свойство IsWorkNumber, воз вращающее логическое значение true, если номер телефона является рабочим.

Для управления списками телефонных номеров создадим еще один класс под на званием PhoneList. Его следует сделать обобщенным, поскольку он должен служить для управления любым списком телефонных номеров. В функции такого управления должен, в частности, входить поиск телефонных номеров по заданным именам и нао борот, поэтому на данный класс необходимо наложить ограничение по типу, требую щее, чтобы объекты, сохраняемые в списке, были экземплярами класса, производного от класса PhoneNumber. // Класс PfconeList способен управлять любым видом списка телефонных // номеров, при условии, что он является производным от класса PhoneNumber. class PhoneList<T> where T : PhoneNumber { T[] phList; int end; public PhoneList { phList = new T[10]; end = 0; } // Добавить элемент в список. public bool Add(T newEntry) { if(end == 10) return false; phList[end] = newEntry; end++; return true; } // Найти и возвратить сведения о телефоне по заданному имени. public Т FindByName(string name) { for(int i=0; i<end; i++) { // Имя может использоваться, потому что его свойство Name // относится к членам класса PhoneNumber, который является // базовым по накладываемому ограничению. if(phList[i].Name == name) return phList [i]; } // Имя отсутствует в списке. throw new NotFoundException; } // Найти и возвратить сведения о телефоне по заданному номеру. public Т FindByNumber(string number) { for(int i=0; i<end; i++) { // Номер телефона также может использоваться, поскольку // его свойство Number относится к членам класса PhoneNumber, // который является базовым по накладываемому ограничению. if(phList[i].Number == number) return phList[i]; } // Номер телефона отсутствует в списке. throw new NotFoundException; } // ... }

Ограничение на базовый класс разрешает коду в классе PhoneList доступ к свой ствам Name и Number для управления любым видом списка телефонных номеров. Оно гарантирует также, что для построения объекта класса PhoneList будут использовать ся только доступные типы. Обратите внимание на то, что в классе PhoneList генери руется исключение NotFoundException, если имя или номер телефона не найдены. Это специальное исключение, объявляемое ниже. class NotFoundException : Exception { /* Реализовать все конструкторы класса Exception. Эти конструкторы выполняют вызов конструктора базового класса. Класс NotFoundException ничем не дополняет класс Exception и поэтому не требует никаких дополнительных действий. */ public NotFoundException : base { } public NotFoundException(string str) : base(str) { } public NotFoundException( string str, Exception inner) : base(str, inner) { } protected NotFoundException( System.Runtime.Serialization.Serializationlnfo si, System.Runtime.Serialization.StreamingContext sc) : base(si, sc) { } }

В данном примере используется только конструктор, вызываемый по умолчанию, но ради наглядности этого примера в классе исключения NotFoundException реали зуются все конструкторы, определенные в классе Exception. Обратите внимание на то, что эти конструкторы вызывают эквивалентный конструктор базового класса, опре деленный в классе Exception. А поскольку класс исключения NotFoundException ничем не дополняет базовый класс Exception, то для любых дополнительных дей ствий нет никаких оснований.

В приведенной ниже программе все рассмотренные выше фрагменты кода объе диняются вместе, а затем демонстрируется применение класса PhoneList. Кро ме того, в ней создается класс EmailFriend. Этот класс не наследует от класса PhoneNumber, а следовательно, он не может использоваться для создания объектов класса PhoneList. // Более практический пример, демонстрирующий применение // ограничения на базовый класс. using System; // Специальное исключение, генерируемое в том случае, // если имя или номер телефона не найдены. class NotFoundException : Exception { /* Реализовать все конструкторы класса Exception. Эти конструкторы выполняют вызов конструктора базового класса. Класс NotFoundException ничем не дополняет класс Exception и поэтому не требует никаких дополнительных действий. */ public NotFoundException : base { } public NotFoundException(string str) : base(str) { } public NotFoundException( string str, Exception inner) : base(str, inner) { } protected NotFoundException) System.Runtime.Serialization.SerializationInfo si, System.Runtime.Serialization.StreamingContext sc) : base(si, sc) { } } // Базовый класс, в котором хранятся имя абонента и номер его телефона. class PhoneNumber { public PhoneNumber(string n, string num) { Name = n; Number = num; } public string Number { get; set; } public string Name { get; set; } } // Класс для телефонных номеров друзей. class Friend : PhoneNumber { public Friend(string n, string num, bool wk) : base(n, num) { IsWorkNumber = wk; } public bool IsWorkNumber { get; private set; } // ... } // Класс для телефонных номеров поставщиков. class Supplier : PhoneNumber { public Supplier(string n, string num) : base (n, num) { } // ... } // Этот класс не наследует от класса PhoneNumber. class EmailFriend { // ... } // Класс PhoneList способен управлять любым видом списка телефонных номеров. // при условии, что он является производным от класса PhoneNumber. class PhoneList<T> where T : PhoneNumber { T[] phList; int end; public PhoneList { phList = new T[10]; end = 0; } // Добавить элемент в список. public bool Add(T newEntry) { if(end == 10) return false; phList[end] = newEntry; end++; return true; } // Найти и возвратить сведения о телефоне по заданному имени. public Т FindByName(string name) { for (int i=0; i<end; i++) { // Имя может использоваться, потому что его свойство Name // относится к членам класса PhoneNumber, который является // базовым по накладываемому ограничению. if(phList[i].Name == name) return phList [i]; } // Имя отсутствует в списке. throw new NotFoundException; } // Найти и возвратить сведения о телефоне по заданному номеру. public Т FindByNumber(string number) { for(int i=0; i<end; i++) { // Номер телефона также может использоваться, поскольку // его свойство Number относится к членам класса PhoneNumber, // который является базовым по накладываемому ограничению. if(phList[i].Number == number) return phList[i]; } // Номер телефона отсутствует в списке. throw new NotFoundException; } // ... } // Продемонстрировать наложение ограничений на базовый класс. class UseBaseClassConstraint { static void Main { // Следующий код вполне допустим, поскольку // класс Friend наследует от класса PhoneNumber. PhoneList<Friend> plist = new PhoneList<Friend>; plist.Add(new Friend("Том", "555-1234", true)); plist.Add(new Friend("Гари", "555-6756", true)); plist.Add(new Friend("Матт", "555-9254", false)); try { // Найти номер телефона по заданному имени друга. Friend frnd = plist.FindByName("Гари"); Console.Write(frnd.Name + " " + frnd.Number); if(frnd.IsWorkNumber) Console.WriteLine(" (рабочий)"); else Console.WriteLine; } catch(NotFoundException) { Console.WriteLine("He найдено"); } Console.WriteLine; // Следующий код также допустим, поскольку // класс Supplier наследует от класса PhoneNumber. PhoneList<Supplier> plist2 = new PhoneList<Supplier>; plist2.Add(new Supplier("Фирма Global Hardware", "555-8834")); plist2.Add(new Supplier("Агентство Computer Warehouse", "555-9256")); plist2.Add(new Supplier("Компания NetworkCity", "555-2564")); try { // Найти наименование поставщика по заданному номеру телефона. Supplier sp = plist2.FindByNumber("555-2564"); Console.WriteLine(sp.Name + " + sp.Number); } catch(NotFoundException) { Console.WriteLine("He найдено"); } // Следующее объявление недопустимо, поскольку // класс EmailFriend НЕ наследует от класса PhoneNumber. // PhoneList<EmailFriend> plist3 = // new PhoneList<EmailFriend>; // Ошибка! } }

Ниже приведен результат выполнения этой программы. Гари: 555-6756 (рабочий) Компания NetworkCity: 555-2564

Поэкспериментируйте с этой программой. В частности, попробуйте составить раз ные виды списков телефонных номеров или воспользоваться свойством IsWorkNumber в классе PhoneList. Вы сразу же обнаружите, что компилятор не позволит вам этого сделать, потому что свойство IsWorkNumber определено в классе Friend, а не в классе PhoneNumber, а следовательно, оно неизвестно в классе PhoneList. Применение ограничения на интерфейс

Ограничение на интерфейс позволяет указывать интерфейс, который должен быть реализован аргументом типа. Это ограничение служит тем же основным целям, что и ограничение на базовый класс. Во-первых, оно позволяет использовать члены интер фейса в обобщенном классе. И во-вторых, оно гарантирует использование только тех аргументов типа, которые реализуют указанный интерфейс. Это означает, что для лю бого ограничения, накладываемого на интерфейс, аргумент типа должен обозначать сам интерфейс или же тип, реализующий этот интерфейс.

Ниже приведена общая форма наложения ограничения на интерфейс, в которой используется оператор where: where Т : имя_интерфейса

где Т — это имя параметра типа, а имя_интерфейса — конкретное имя ограничивае мого интерфейса. В этой форме ограничения может быть указан список интерфейсов через запятую. Если ограничение накладывается одновременно на базовый класс и ин терфейс, то первым в списке должен быть указан базовый класс.

Ниже приведена программа, демонстрирующая наложение ограничения на ин терфейс и представляющая собой переработанный вариант предыдущего примера программы, управляющей списками телефонных номеров. В этом варианте класс PhoneNumber преобразован в интерфейс IPhoneNumber, который реализуется в клас сах Friend и Supplier. // Применить ограничение на интерфейс. using System; // Специальное исключение, генерируемое в том случае, // если имя или номер телефона не найдены. class NotFoundException : Exception { /* Реализовать все конструкторы класса Exception. Эти конструкторы выполняют вызов конструктора базового класса. Класс NotFoundException ничем не дополняет класс Exception и поэтому не требует никаких дополнительных действий. */ public NotFoundException : base { } public NotFoundException(string str) : base(str) { } public NotFoundException( string str,Exception inner) : base(str, inner) { } protected NotFoundException( System.Runtime.Serialization.SerializationInfо si, System.Runtime.Serialization.StreamingContext sc) : base(si, sc) { } } // Интерфейс, поддерживающий имя и номер телефона. public interface IPhoneNumber { string Number { get; set; } string Name { get; set; } } // Класс для телефонных номеров друзей. // В нем реализуется интерфейс IPhoneNumber. class Friend : IPhoneNumber { public Friend(string n, string num, bool wk) { Name = n; Number = num; IsWorkNumber = wk; } public bool IsWorkNumber { get; private set; } // Реализовать интерфейс IPhoneNumber. public string Number { get; set; } public string Name { get; set; } // ... } // Класс для телефонных номеров поставщиков. class Supplier : IPhoneNumber { public Supplier(string n, string num) { Name = n; Number = num; } // Реализовать интерфейс IPhoneNumber. public string Number { get; set; } public string Name { get; set; } // ... } // В этом классе интерфейс IPhoneNumber не реализуется. class EmailFriend { // ... } // Класс PhoneList способен управлять любым видом списка телефонных // номеров, при условии, что он реализует интерфейс PhoneNumber. class PhoneList<T> where T : IPhoneNumber { T[] phList; int end; public PhoneList { phList = new T[10]; end = 0; } public bool Add(T newEntry) { if(end == 10) return false; phList[end] = newEntry; end++; return true; } // Найти и возвратить сведения о телефоне по заданному имени. public Т FindByName(string name) { for(int i=0; i<end; i++) { // Имя может использоваться, потому что его свойство Name // относится к членам интерфейса IPhoneNumber, на который // накладывается ограничение. if(phList[i].Name == name) return phList[i]; } // Имя отсутствует в списке. throw new NotFoundException; } // Найти и возвратить сведения о телефоне по заданному номеру. public Т FindByNumber(string number) { for(int i=0; i<end; i++) { // Номер телефона также может использоваться, поскольку его // свойство Number относится к членам интерфейса IPhoneNumber, // на который накладывается ограничение. if(phList[i].Number == number) return phList[i]; } // Номер телефона отсутствует в списке. throw new NotFoundException; } // ... } // Продемонстрировать наложение ограничения на интерфейс. class UselnterfaceConstraint { static void Main { // Следующий код вполне допустим, поскольку // в классе Friend реализуется интерфейс IPhoneNumber. PhoneList<Friend> plist = new PhoneList<Friend>; plist.Add(new Friend("Том", "555-1234", true)); plist.Add(new Friend("Гари", "555-6756", true)); plist.Add(new Friend("Матт", "555-9254", false)); try { // Найти номер телефона по заданному имени друга. Friend frnd = plist.FindByName("Гари"); Console.Write(frnd.Name + " + frnd.Number); if(frnd.IsWorkNumber) Console.WriteLine(" (рабочий)"); else Console.WriteLine; } catch(NotFoundException) { Console.WriteLine("He найдено"); } Console.WriteLine; // Следующий код также допустим, поскольку в классе Supplier // также реализуется интерфейс IPhoneNumber. PhoneList<Supplier> plist2 = new PhoneList<Supplier>; plist2.Add(new Supplier("Фирма Global Hardware", "555-8834")); plist2.Add(new Supplier("Агентство Computer Warehouse", "555-9256")); plist2.Add(new Supplier("Компания NetworkCity", "555-2564")); try { // Найти наименование поставщика по заданному номеру телефона. Supplier sp = plist2.FindByNumber("555-2564"); Console.WriteLine(sp.Name + " + sp.Number); } catch(NotFoundException) { Console.WriteLine("He найдено"); } // Следующее объявление недопустимо, поскольку // в классе EmailFriend НЕ реализуется интерфейс IPhoneNumber. // PhoneList<EmailFriend> plist3 = // new PhoneList<EmailFriend>; // Ошибка! } }

В этой версии программы ограничение на интерфейс, указываемое в классе PhoneList, требует, чтобы аргумент типа реализовал интерфейс IPhoneList. А по скольку этот интерфейс реализуется в обоих классах, Friend и Supplier, то они от носятся к допустимым типам, привязываемым к типу Т. В то же время интерфейс не реализуется в классе EmailFriend, и поэтому этот класс не может быть привязан к типу Т. Для того чтобы убедиться в этом, удалите символы комментария в двух по следних строках кода в методе Main. Вы сразу же обнаружите, что программа не компилируется. Применение ограничения new на конструктор

Ограничение new на конструктор позволяет получать экземпляр объекта обоб щенного типа. Как правило, создать экземпляр параметра обобщенного типа не уда ется. Но это положение изменяет ограничение new, поскольку оно требует, чтобы аргумент типа предоставил конструктор без параметров. Им может быть конструктор, вызываемый по умолчанию и предоставляемый автоматически, если явно определяе мый конструктор отсутствует или же конструктор без параметров явно объявлен поль зователем. Накладывая ограничение new, можно вызывать конструктор без параме тров для создания объекта.