C# 4.0 полное руководство - 2011 - Герберт Шилдт

Далее в классе GenericsDemo объявляется объект типа Gen<string>.

Gen<string> strOb = new Gen<string>("Обобщения повышают эффективность.");

В этом объявлении указывается аргумент типа string, поэтому в объекте класса Gen вместо Т подставляется тип string. В итоге создается вариант класса Gen для типа string, как демонстрируют остальные строки кода рассматриваемой здесь программы.

Прежде чем продолжить изложение, следует дать определение некоторым терминам. Когда для класса Gen указывается аргумент типа, например int или string, то создается так называемый в C# закрыто сконструированный тип. В частности, Gen<int> является закрыто сконструированным типом. Ведь, по существу, такой обобщенный тип, как Gen<T>, является абстракцией. И только после того, как будет сконструирован конкретный вариант, например Gen<int>, создается конкретный тип. А конструкция, подобная Gen<T>, называется в C# открыто сконструированным типом, поскольку в ней указывается параметр типа Т, но не такой конкретный тип, как int.

В C# чаще определяются такие понятия, как открытый и закрытый типы. Открытым 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 сконструированным. 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 конкретный вариант обобщенного типа не совпадает по типу с другим вариантом того же самого обобщенного типа. Так, если ввести в приведенную выше программу следующую строку кода, то она не будет скомпилирована.

iOb = strOb; // Неверно!

Несмотря на то что обе переменные, iOb и strOb, относятся к типу Gen<T>, 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 аналогичные 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 вопрос заключается в том, что обобщения автоматически обеспечивают типовую безопасность 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 ShowTypeO {

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.GetObO;

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.

//Ив 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.GetObO; // 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 Non Gen. Благодаря этому в классе Non Gen 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, многие ошибки несоответствия типов не могут быть обнаружены вплоть до момента выполнения программы. Рассмотрим каждую из этих причин более подробно.

Начнем со следующей строки кода.

int v = (int) iOb.GetObO;

Теперь возвращаемым типом метода GetOb () является object, а следовательно, для распаковки значения, возвращаемого методом GetOb (), и его последующего сохранения 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 качестве аргумента типа при создании объекта iOb. А в необобщенной версии этой программы потребовалось явное приведение типов. Но это не только неудобно, но и чревато 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.GetObO; // Ошибка при выполнении!

В этом коде значение переменной strOb присваивается переменной iOb. Но переменная strOb ссылается на объект, содержащий символьную строку, а не целое значение. 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 следующая далее закомментированная строка кода. В этой строке тип, возвращаемый методом 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 исключительная 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 выполнении возникнет ошибка.

Упомянутая выше ситуация не могла бы возникнуть, если бы в программе использовались обобщения. Компилятор выявил бы ошибку в приведенной выше последовательности кода, если бы она была включена в обобщенную версию программы, и сообщил 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