Язык программирования C#9 и платформа .NET5 - Эндрю Троелсен
Построение специальных обобщенных методов представляет собой более развитую версию традиционной перегрузки методов. В главе 2 вы узнали, что перегрузка — это действие по определению нескольких версий одного метода, которые отличаются друг от друга количеством или типами параметров.
Хотя перегрузка является полезным средством объектно-ориентированного языка, проблема заключается в том, что при этом довольно легко получить в итоге огромное количество методов, которые по существу делают одно и то же. Например, пусть необходимо создать методы, которые позволяют менять местами два фрагмента данных посредством простой процедуры. Вы можете начать с написания нового статического класса с методом, который способен оперировать целочисленными значениями:
using System;
namespace CustomGenericMethods
{
static class SwapFunctions
{
// Поменять местами два целочисленных значения.
static void Swap(ref int a, ref int b)
{
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
}
}
Пока все идет хорошо. Но теперь предположим, что нужно менять местами также и два объекта Person; действие потребует написания новой версии метода Swap():
// Поменять местами два объекта Person.
static void Swap(ref Person a, ref Person b)
{
Person temp = a;
a = b;
b = temp;
}
Вне всяких сомнений вам должно быть ясно, чем все закончится. Если также понадобится менять местами два значения с плавающей точкой, два объекта растровых изображений, два объекта автомобилей, два объекта кнопок или что-нибудь еще, то придется писать дополнительные методы, что в итоге превратится в настоящий кошмар при сопровождении. Можно было бы построить один (необобщенный) метод, оперирующий с параметрами типа object, но тогда возвратятся все проблемы, которые были описаны ранее в главе, т.е. упаковка, распаковка, отсутствие безопасности в отношении типов, явное приведение и т.д.
Наличие группы перегруженных методов, отличающихся только входными аргументами — явный признак того, что обобщения могут облегчить ситуацию. Рассмотрим следующий обобщенный метод Swap<T>(), который способен менять местами два значения типа Т:
// Этот метод будет менять местами два элемента
// типа, указанного в параметре <Т>.
static void Swap<T>(ref T a, ref T b)
{
Console.WriteLine("You sent the Swap() method a {0}", typeof(T));
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}
Обратите внимание, что обобщенный метод определен за счет указания параметра типа после имени метода, но перед списком параметров. Здесь заявлено, что метод Swap<T>() способен оперировать на любых двух параметрах типа <Т>. Для придания некоторой пикантности имя замещаемого типа выводится на консоль с использованием операции typeof() языка С#. Взгляните на показанный ниже вызывающий код, который меняет местами целочисленные и строковые значения:
Console.WriteLine("***** Fun with Custom Generic Methods *****n");
// Поменять местами два целочисленных значения.
int a = 10, b = 90;
Console.WriteLine("Before swap: {0}, {1}", a, b);
SwapFunctions.Swap<int>(ref a, ref b);
Console.WriteLine("After swap: {0}, {1}", a, b);
Console.WriteLine();
// Поменять местами два строковых значения.
string s1 = "Hello", s2 = "There";
Console.WriteLine("Before swap: {0} {1}!", s1, s2);
SwapFunctions.Swap<string>(ref s1, ref s2);
Console.WriteLine("After swap: {0} {1}!", s1, s2);
Console.ReadLine();
Вот вывод:
***** Fun with Custom Generic Methods *****
Before swap: 10, 90
You sent the Swap() method a System.Int32
After swap: 90, 10
Before swap: Hello There!
You sent the Swap() method a System.String
After swap: There Hello!
Главное преимущество такого подхода в том, что придется сопровождать только одну версию Swap<T>(), однако она в состоянии работать с любыми двумя элементами заданного типа в безопасной в отношении типов манере. Еще лучше то, что находящиеся в стеке элементы остаются в стеке, а расположенные в куче — соответственно в куче.
Выведение параметров типа
При вызове обобщенных методов вроде Swap<T>() параметр типа можно опускать, если (и только если) обобщенный метод принимает аргументы, поскольку компилятор в состоянии вывести параметр типа на основе параметров членов. Например, добавив к операторам верхнего уровня следующий код, можно менять местами два значения System.Boolean:
// Компилятор выведет тип System.Boolean.
bool b1 = true, b2 = false;
Console.WriteLine("Before swap: {0}, {1}", b1, b2);
SwapFunctions.Swap(ref b1, ref b2);
Console.WriteLine("After swap: {0}, {1}", b1, b2);
Несмотря на то что компилятор может определить параметр типа на основе типа данных, который применялся в объявлениях b1 и b2, вы должны выработать привычку всегда указывать параметр типа явно:
SwapFunctions.Swap<bool>(ref b1, ref b2);
Такой подход позволяет другим программистам понять, что метод на самом деле является обобщенным. Кроме того, выведение типов параметров работает только в случае, если обобщенный метод принимает, по крайней мере, один параметр. Например, пусть в классе Program определен обобщенный метод DisplayBaseClass<T>():
static void DisplayBaseClass<T>()
{
// BaseType - метод, используемый в рефлексии;
// он будет описан в главе 17
Console.WriteLine("Base class of {0} is: {1}.",
typeof(T), typeof(T).BaseType);
}
В таком случае при его вызове потребуется указать параметр типа:
...
// Если метод не принимает параметров,
// то должен быть указан параметр типа.
DisplayBaseClass<int>();
DisplayBaseClass<string>();
// Ошибка на этапе компиляции! Нет параметров?
// Должен быть предоставлен заполнитель!
// DisplayBaseClass();
Console.ReadLine();
Разумеется, обобщенные методы не обязаны быть статическими, как в приведенных выше примерах. Кроме того, применимы все правила и варианты для необобщенных методов.
Создание специальных обобщенных структур и классов
Так как вы уже знаете, каким образом определять и вызывать обобщенные методы, наступило время уделить внимание конструированию обобщенной структуры (процесс построения обобщенного класса идентичен) в новом проекте консольного приложения по имени GenericPoint. Предположим, что вы построили обобщенную
