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开始聊聊C#泛型和委托(一)
2011-07-05 08:58:47           
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在JAVA中,泛型只被JAVA编译器支持,并不被JVM所支持,也就是说没有定义新的字节码来表示泛型类型,自然在JVM里面也不会有新的指令来支持新的字节码。类比到.NET来说,也就是被C#编译器支持而不被CLR所支持。这样就产生了很多有趣的问题。我们都知道我们的代码都要经过编译器的翻译改动,JAVA中的泛型就是JAVA编译器采用类型擦除的方式来实现泛型的。定义的泛型类型,都自动提供了一个相应的原始类型(raw type)原始类型的名字就是删去类型参数后的泛型名,擦出掉类型变量,并替换为限定类型(无限定的变量用Object),可以看做是语法糖吧。比如:

view sourceprint?public class MyHashMap<TKey, TValue> { 

    private HashMap<TKey, TValue> m_map = new HashMap<TKey, TValue>(); 

      

    public TValue get(TKey key) { 

        return this.m_map.get(key); 

    } 

      

    public void put(TKey key, TValue value) { 

        this.m_map.put(key, value); 

    } 

  

    public static void main(String[] args) { 

        MyHashMap<String, Integer> map = new MyHashMap<String, Integer>(); 

        map.put("Hello", 5); 

        int i = map.get("Hello"); 

    }     

}

 

编译成字节码后,就成了下面这个样子(这里还用JAVA代码来表示)

public class MyHashMap {    private HashMap m_map = new HashMap();        public Object get(Object key) {        return this.m_map.get(key);    }        public void put(Object key, Object value) {        this.m_map.put(key, value);    }    public static void main(String[] args) {        MyHashMap map = new MyHashMap();        map.put("Hello", 5);        int i = (Integer)map.get("Hello");    }    }好吧,看到Object,我承认我又想起装箱了,可以看出Java中的泛型没有解决装箱问题。

由于JVM并不知道泛型类型,所以JAVA中就是以JAVA编译器的语法糖的形式来表现的。当初我刚接触JAVA的时候,的确会被下面几种错误弄得很困惑。

view sourceprint?public class MyClass<SomeType> { 

    public static void myMethod(Object item) { 

        if (item instanceof SomeType) { // 报错 

            ... 

        } 

        SomeType st = new SomeType(); // 报错 

        SomeType[] myArray = new SomeType[10]; // 报错 

    } 

}

 

 


在这里我们可以想一下,到底怎么样才算真正的支持泛型呢?在.NET中,最终是由CLR根据元数据来执行IL代码,因此,可以很容易理解:

1.IL中一定会有一个新指令来识别“类型参数”。

2.我们知道类型和方法的定义在元数据表中都会有相应的表示,因此为了支持泛型,元数据的格式也会有所改动。

3.修改JIT编译器来执行新的IL指令。

也就是说,泛型类型定义能够完整的编译为MSIL类型。

 

泛型类型的运行大概的流程如下:

C#编译器生成IL和元数据,表示泛型类定义,JIT编译器则会把泛型类型定义与一系列的类型参数组合起来。

具体点来说,IL为初始化某个泛型类型的实例预留了占位符,JIT编译器会在运行的时候,生成机器代码的时候“补全定义”。JIT把相应的IL代码编译成X86指令,同时优化。优化什么内容了呢?比如,在类型参数是引用类型的时候,就能使用相同的机器代码来表示。为啥是引用类型而不是值类型呢?因为引用类型基本上都是指针,本质上来讲结构都是一样的。

这里又要谈一下类加载。JIT不是在某个类加载时就为其生成完整的X86指令,而是仅在类中的每个方法被第一次调用的时候才开始编译的。(我现在觉得应该先讲讲类型,对象,线程栈和托管堆在运行时的相互关系比较好)。这样,就会先在IL代码上执行一个占位符替换步骤,替换成具体类型,随后再像普通类一样按需编译。


好吧,你可以看出,在执行之前占位符被替换成具体类型了,因此泛型的匹配度是相当高的。应该说就是精确匹配。这个会影响什么地方呢?在方法重载的时候就会有体现了。对于一个派生于MyBase的对象来说,WriteMEsaage<T>(T obj)要比WriteMEsaage(MyBase obj)在重载匹配上更优先。因为通过将T替换成MyDerived编译器就可以完成一次“精确匹配”,而WriteMEsaage(MyBase obj)则还需要一次隐式转换。于是泛型方法更有优势,除非在调用时进行显式类型转换。下面用代码说明:

view sourceprint?public class MyBase 

  

  

  

   

  

public class MyDerived : MyBase 

  

  

    #region IMessageWriter Members 

  

    void IMessageWriter.WriteMessage() 

  

    { 

  

        Console.WriteLine("Inside MyDerived.WriteMessage"); 

  

    } 

  

    #endregion 

  

  

   

  

class Program 

  

  

    static void WriteMessage(MyBase b)    { 

  

        Console.WriteLine("Inside WriteMessage(MyBase)"); 

  

    } 

  

    static void WriteMessage<T>(T obj) 

  

    { 

  

        Console.Write("Inside WriteMessage<T>(T):  "); 

  

        Console.WriteLine(obj.ToString()); 

  

    } 

  

    static void Main(string[] args) 

  

    { 

  

        MyDerived d = new MyDerived(); 

  

        Console.WriteLine("Calling Program.WriteMessage"); 

  

        WriteMessage(d); //让编译器推断使用哪个匹配方法 

  

        Console.WriteLine(); 

  

        Console.WriteLine("Cast to base object"); 

  

        WriteMessage((MyBase)d); 

  

        Console.WriteLine(); 

  

    } 

  

}

 

因此当你想支持某一类及其所有派生类时,基于基类创建泛型并不是最好的选择。同样的,基于接口也是如此。

那么我想针对,这时就需要通过运行时来判断了,当然,这并不是最好的解决方案,虽然对调用者屏蔽了具体的实现,但同时会带运行时检查的开销。

view sourceprint?Static void WriteMessage<T>(T obj){ 

  

         If(obje is MyBase){ 

  

                  WriteMessage(obj as MyBase);  //显式类型转换 

  

         }else { 

  

                  Conslole.Write(“Invoke WriteMessage<T>”) 

  

         } 

  

}

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