C 泛型深入理解介紹

引言：

在上乙個專題中介紹了c#2.0 中引入泛型的原因以及有了泛型後所帶來的好處，然而上一專題相當於是介紹了泛型的一些基本知識的，對於泛型的效能為什麼會比非泛型的效能高卻沒有給出理由，所以在這個專題就中將會介紹原因和一些關於泛型的其他知識。

一、泛型型別和型別引數

泛型型別和其他int,string一樣都是一種型別，泛型型別有兩種表現形式的：泛型型別（包括類、介面、委託和結構，但是沒有泛型列舉的）和泛型方法。那什麼樣的類、介面、委託和方法才稱作泛型型別的呢？我的理解是類、介面、委託、結構或方法中有型別引數就是泛型型別，這樣就有型別引數的概念的。型別引數 ——是乙個真實型別的乙個佔位符（我想到乙個很形象的比喻的，比如大家在學校的時候，一到中午下課的時候食堂人特別多的，所以很多應該都有用書本佔位置的習慣的，書本就相當於乙個佔位符，真真坐在位置上的當然是自己的，講到佔位置，以前聽過程式設計客棧我同學說，他們班有個很牛逼的mm，中午下完課的時候用手機佔位子的，等它打完飯回來的時候手機已經不見，當時聽完我就和我同學說，你們班這位女生真牛逼的，後面我們就），泛型宣告中，型別引數必須放在一對尖括號裡面（即<>這個符號），並且用逗號分隔多個型別引數，如list程式設計客棧t;類中t就是型別引數，在使用泛型型別或方法的時候，我們要用真實型別來代替，就像用書本佔位子乙個，書本只是暫時的在那個位置上，等打好飯了就要換成你坐在位置上了，同樣在c#中泛型也是同樣道理，型別引數只是暫時的在那個位置，真真使用中要用真實的型別去代替它的位置，此時我們把真實型別又取名為型別實參，如上一專題的**中list，型別實參就是int(代替t的位置)。

如果沒有為型別引數提供型別實參，此時我們就宣告了乙個未繫結的泛型型別，如果指定了型別實參，此時的型別就叫做已構造型別（這裡同樣可以以書佔位置去理解），然而已構造型別又可以是開放型別或封閉型別的，這裡先給出這個兩個概念的定義的：開放型別——具有型別引數的型別就是開放型別（所有的未繫結的泛型型別都屬於開放型別的），封閉型別——為每個型別引數都傳遞了實際的資料型別。對於開放型別，我們建立開放型別的例項。

注意:在c#**中，我們唯一可以看到未繫結泛型型別的地方（除了作為宣告之外）就是在typeof操作符裡。

下面通過以下**來更好的說明這點：

複製** **如下:

using system;

using system.collections.generic;

namespace closetypeandopentype

public class program

// 建立型別

private static object createinstance(type t)

的例項", t.tostring());

} catch(exception ex)

return o;

} }

}執行結果為（從結果中也可以看出開放型別不能建立該型別的乙個例項，異常資訊中指出型別中包含泛型引數）：

二、泛型型別中的靜態欄位和靜態建構函式

首先例項欄位是屬於乙個例項的，靜態字段是從屬於它們宣告的型別，即如果在某個myclass類中宣告了乙個靜態欄位field,則不管建立myclass的多少個例項，也不管從myclass中派生出多少個例項，都只有乙個myclass.x欄位。然而每個封閉型別都有它自己的靜態字段（使用型別實參時，實際上clr會定義乙個新的型別物件，所以每個靜態欄位都是不一樣物件裡面的靜態字段，所以才會每個都有各自的值）通過以下**來更好說明下——每個封閉型別都有它自己的靜態字段：

複製** **如下:

view code

namespace genericstaticfieldandstaticfunction }

// 非泛型類

public static class nogenerictypewithstaticfield }

class program }

}執行結果：

同樣每個封閉型別都有乙個靜態建構函式的，通過下面的**可以讓大家更加明白這點：

複製** **如下:

// 靜態建構函式的例子

public static class outer

public static void print() }

} class program }

執行結果：

從上圖的執行結果可能會發現，我們**中7個需要輸出的，但是結果中只有6個結果輸出的，這是因為任何封閉型別的靜態建構函式只執行一次，最後一行的 outer.inner.print();這行不會產生第7行輸出，因為outer.inner.print();的靜態建構函式在之前已經執行過的（第三行已經執行過了）。

三、編譯器如何解析泛型

在上乙個專題中，我只是貼出了泛型與非泛型的比較結果來說明泛型具有高效能的好處，卻沒有給出具體導致泛型比非泛型效率高的原因，所以在這個部分來剖析下泛型效率的具體原因。

這裡先貼出上乙個專題中說明泛型高效能好處的**，然後再檢視il**來說明泛型的高效能（針對泛型和非泛型，c#編譯器是如何解析為il**的）：

複製** **如下:

using system;

using system.collections;

using system.collections.generic;

using system.diagnostics;

namespace generaldemo

// 結束計時

stopwatch.stop();

// 輸出所用的時間

timespan ts = stopwatch.elapsed;

string elapsedtime = string.format("::.",

ts.hours, ts.minutes, ts.seconds,

ts.milliseco

console.writeline("執行的時間： " + elapsedtime);

console.read();

} }

}當使用非泛型的的arraylist陣列時，il的**如下（這裡只是貼出了部分主要的中間**，具體的大家可以**示例原始碼用il反匯程式設計序檢視的）：

複製** **如下:

il_001f: ldloc.1

il_0020: ldloc.3

il_0021: box [mscorlib]system.int32

il_0026: callvirt instance int32 [mscorlib]system.collections.arraylist::add(object)

il_002b: pop

il_002c: nop

il_002d: ldloc.3

il_002e: ldc.i4.1

il_002f: add

在上面的il**中，我用紅色的標記的**主要是在執行裝箱操作（裝箱過程肯定是要消耗的事件的吧，就像生活中寄包裹一樣，包裝起來肯定是要花費一定的時間的，裝箱操作同樣會，然而對於泛型型別就可以避免裝箱操作，下面會貼出使用泛型型別的il**的截圖）——這個操作也是影響非泛型的效能不如泛型型別的根本原因。然而為什麼使用arraylist型別在呼叫add方法來向陣列新增元素之前要裝箱的呢？原因其實主要出在add方法上的，大家可以用refleudfezfctor反射工具檢視arraylist的add方法定義，下面是一張add方法原型的截圖：

從上面截圖可以看出，add(objec value)需要接收object型別的引數，然而我們**中需要傳遞的是int實參，此時就需要會發生裝箱操作（值型別int轉化為object引用型別,這個過程就是裝箱操作），這樣也就解釋了為什麼呼叫add方法會執行裝箱操作的，同時也就說明泛型的高效能的好處。

下面是使用泛型list的il**截圖（從中可以看出，使用泛型時，沒有執行裝箱的操作，這樣就少了裝箱的時間，這樣當然就執行的快了，效能就好了。）：

四、小結

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