前面两篇文章介绍了C#泛型的基本知识和特性,下面我们看看泛型是怎么工作的,了解一下泛型内部机制。
泛型拥有类型参数,通过类型参数可以提供"参数化"的类型,事实上,泛型类型的"类型参数"变成了泛型类型的元数据,"运行时"在需要的时候会利用他们构造恰当的类型,通过这些类型,我们有可以实例化不同类型的对象。也就是说,未绑定泛型类型是以构造泛型类型的蓝图,已构造泛型类型又是实际对象的蓝图。
下面看一个例子,在这个例子中定义了一个用于比较的泛型类和一个比较int的非泛型类:
namespace GenericTest { class CompareUtil<T> where T: IComparable { public T ItemOne { get; set; } public T ItemTwo { get; set; } public CompareUtil(T itemOne, T itemTwo) { this.ItemOne = itemOne; this.ItemTwo = itemTwo; } public T GetBiggerOne() { if (ItemOne.CompareTo(ItemTwo) > 0) { return ItemOne; } return ItemTwo; } } class IntCompareUtil { public int ItemOne { get; set; } public int ItemTwo { get; set; } public IntCompareUtil(int itemOne, int itemTwo) { this.ItemOne = itemOne; this.ItemTwo = itemTwo; } public int GetBiggerOne() { if (ItemOne.CompareTo(ItemTwo) > 0) { return ItemOne; } return ItemTwo; } } class Program { static void Main(string[] args) { CompareUtil<int> compareInt = new CompareUtil<int>(3, 6); int bigInt = compareInt.GetBiggerOne(); IntCompareUtil intCompareUtil = new IntCompareUtil(4, 7); int big = intCompareUtil.GetBiggerOne(); Console.Read(); } } }
首先,通过ILSpy查看一下泛型类"CompareUtil<T>"的IL代码(只列出了一部分IL代码)
.class private auto ansi beforefieldinit GenericTest.CompareUtil`1<([mscorlib]System.IComparable) T> extends [mscorlib]System.Object { …… .method public hidebysig specialname rtspecialname instance void .ctor ( !T itemOne, !T itemTwo ) cil managed {……} …… // Properties .property instance !T ItemOne() { .get instance !0 GenericTest.CompareUtil`1::get_ItemOne() .set instance void GenericTest.CompareUtil`1::set_ItemOne(!0) } .property instance !T ItemTwo() { .get instance !0 GenericTest.CompareUtil`1::get_ItemTwo() .set instance void GenericTest.CompareUtil`1::set_ItemTwo(!0) } } // end of class GenericTest.CompareUtil`1
大家可以查看非泛型类"IntCompareUtil"的IL代码,你会发现泛型类的IL代码跟非泛型类的IL代码基本一致,只是泛型类的IL代码中多了一些类型参数元数据。
下面看看泛型类IL代码中的几个特殊点:
同时,大家也可以比较一下泛型类和非泛型类的实例构造IL代码
IL_0003: newobj instance void class GenericTest.CompareUtil`1<int32>::.ctor(!0, !0) IL_0012: newobj instance void GenericTest.IntCompareUtil::.ctor(int32, int32)
根据上面的分析可以得到, C#泛型能力有CLR在运行时支持,编译器在处理泛型的时候做了两件事情:
JIT为所有类型参数为"引用类型"的泛型类型产生同一份本机代码,之所以能这么做,是由于所有的引用具有相同的大小。
但是如果类型参数为"值类型",对每一个不同的"值类型",JIT将为其产生一份独立的本机代码。
至于说为什么使用泛型类可以避免值类型的装箱和拆箱操作:
List<int> intList = new List<int>();
相信大家看到下面的IL代码就明白了,在泛型类中,都是通过类型参数直接使用值类型。
// Fields .field private !T[] _items
在C#中,我们经常使用typeof操作符来获得一个System.Type对象的引用。
对于泛型类型,我们也可以通过两种方式使用typeof:
下面看一个简单的例子,
static void DemonstrateTypeOf<T>() { Console.WriteLine(typeof(T)); Console.WriteLine(typeof(List<>)); Console.WriteLine(typeof(Dictionary<,>)); Console.WriteLine(typeof(List<T>)); Console.WriteLine(typeof(Dictionary<string, T>)); Console.WriteLine(typeof(List<long>)); Console.WriteLine(typeof(Dictionary<string, int>)); }
函数的输出如下:
System.Double System.Collections.Generic.List`1[T] System.Collections.Generic.Dictionary`2[TKey,TValue] System.Collections.Generic.List`1[System.Double] System.Collections.Generic.Dictionary`2[System.String,System.Double] System.Collections.Generic.List`1[System.Int64] System.Collections.Generic.Dictionary`2[System.String,System.Int32]
通过输出的结果,我们也可以看到每个泛型的元数,以及泛型类型(未绑定泛型类型和封闭类型)的类型。
在C#中,类的静态成员变量在不同的类实例间是共享的,并且可以通过类名访问。C# 2.0中引入了泛型,导致静态成员变量的机制出现了一些变化:静态成员变量在相同封闭类型间共享,不同的封闭类型间不共享。这也非常容易理解,因为不同的封闭类型虽然有相同的类名称,但由于分别传入了不同的数据类型,他们是完全不同的类型。
看一个简单的例子:
namespace GenericTest { class TypeWithField<T> { public static string field; public static void PrintField() { Console.WriteLine(field); } } class Program { static void Main(string[] args) { TypeWithField<int>.field = "Int Field"; TypeWithField<string>.field = "String Field"; TypeWithField<int>.PrintField(); TypeWithField<string>.PrintField(); Console.Read(); } } }
静态构造函数的规则:只能有一个,且不能有参数,他只能被.NET运行时自动调用,而不能人工调用,并且只能执行一次。
泛型中的静态构造函数的原理和非泛型类是一样的,只需把泛型中的不同的封闭类理解为不同的类即可。
本篇文章介绍了泛型的工作机制,进一步的认识了泛型。同时,结合泛型工作原理,看到了为什么值类型使用泛型可以避免装箱和拆箱。
原文:http://www.cnblogs.com/wilber2013/p/4293467.html