先来看,术语表:
generics | 泛型 |
type-safe | 类型安全 |
collection | 集合 |
compiler | 编译器 |
run time | 程序运行时 |
object | 对象 |
.NET library | .Net类库 |
value type | 值类型 |
box | 装箱 |
unbox | 拆箱 |
implicity | 隐式 |
explicity | 显式 |
linked list | 线性链表 |
node | 结点 |
indexer | 索引器 |
简介
Visual C# 2.0 的一个最受期待的(或许也是最让人畏惧)的一个特性就是对于泛型的支持。这篇文章将告诉你泛型用来解决什么样的问题,以及如何使用它们来提高你的代码质量,还有你不必恐惧泛型的原因。
泛型是什么?
很多人觉得泛型很难理解。我相信这是因为他们通常在了解泛型是用来解决什么问题之前,就被灌输了大量的理论和范例。结果就是你有了一个解决方案,但是却没有需要使用这个解决方案的问题。
我们将以一个简单的问题作为开始:泛型是用来做什么的?答案是:没有泛型,将会很难创建类型安全的集合。
C# 是一个类型安全的语言,类型安全允许编译器(可信赖地)捕获潜在的错误,而不是在程序运行时才发现(不可信赖地,往往发生在你将产品出售了以后!)。因此,在C#中,所有的变量都有一个定义了的类型;当你将一个对象赋值给那个变量的时候,编译器检查这个赋值是否正确,如果有问题,将会给出错误信息。
在 .Net 1.1 版本(2003)中,当你在使用集合时,这种类型安全就失效了。由.Net 类库提供的所有关于集合的类全是用来存储基类型(Object)的,而.Net中所有的一切都是由Object基类继承下来的,因此所有类型都可以放到一个集合中。于是,相当于根本就没有了类型检测。
更糟的是,每一次你从集合中取出一个Object,你都必须将它强制转换成正确的类型,这一转换将对性能造成影响,并且产生冗长的代码(如果你忘了进行转换,将会抛出异常)。更进一步地讲,如果你给集合中添加一个值类型(比如,一个整型变量),这个整型变量就被隐式地装箱了(再一次降低了性能),而当你从集合中取出它的时候,又会进行一次显式地拆箱(又一次性能的降低和类型转换)。
关于装箱、拆箱的更多内容,请访问 陷阱4,警惕隐式的装箱、拆箱。
创建一个简单的线性链表
为了生动地感受一下这些问题,我们将创建一个尽可能简单的线性链表。对于阅读本文的那些从未创建过线性链表的人。你可以将线性链表想像成有一条链子栓在一起的盒子(称作一个结点),每个盒子里包含着一些数据 和 链接到这个链子上的下一个盒子的引用(当然,除了最后一个盒子,这个盒子对于下一个盒子的引用被设置成NULL)。
为了创建我们的简单线性链表,我们需要下面三个类:
1、Node 类,包含数据以及下一个Node的引用。
2、LinkedList 类,包含链表中的第一个Node,以及关于链表的任何附加信息。
3、测试程序,用于测试 LinkedList 类。
为了查看链接表如何运作,我们添加Objects的两种类型到链表中:整型 和 Employee类型。你可以将Employee类型想象成一个包含关于公司中某一个员工所有信息的类。出于演示的目的,Employee类非常的简单。
public class Employee{
private string name;
public Employee (string name){
this.name = name;
}
public override string ToString(){
return this.name;
}
}
这个类仅包含一个表示员工名字的字符串类型,一个设置员工名字的构造函数,一个返回Employee名字的ToString()方法。
链接表本身是由很多的Node构成,这些Note,如上面所说,必须包含数据(整型 和 Employee)和链表中下一个Node的引用。
public class Node{
Object data;
Node next;
public Node(Object data){
this.data = data;
this.next = null;
}
public Object Data{
get { return this.data; }
set { data = value; }
}
public Node Next{
get { return this.next; }
set { this.next = value; }
}
}
注意构造函数将私有的数据成员设置成传递进来的对象,并且将 next 字段设置成null。
这个类还包括一个方法,Append,这个方法接受一个Node类型的参数,我们将把传递进来的Node添加到列表中的最后位置。这过程是这样的:首先检测当前Node的next字段,看它是不是null。如果是,那么当前Node就是最后一个Node,我们将当前Node的next属性指向传递进来的新结点,这样,我们就把新Node插入到了链表的尾部。
如果当前Node的next字段不是null,说明当前node不是链表中的最后一个node。因为next字段的类型也是node,所以我们调用next字段的Append方法(注:递归调用),再一次传递Node参数,这样继续下去,直到找到最后一个Node为止。
Node 类中的 ToString() 方法也被覆盖了,用于输出 data 中的值,并且调用下一个 Node 的 ToString()方法(译注:再一次递归调用)。
public override string ToString(){
string output = data.ToString();
if ( next != null ){
output += ", " + next.ToString();
}
return output;
}
这样,当你调用第一个Node的ToString()方法时,将打印出所有链表上Node的值。