Тема 2_09. Универсальные (параметризованные) классы. Шаблоны

Дополнительные сведения см. в файле «Лекции по C# В_А_Биллинг.pdf», 22. Лекция: Универсальность. Классы с родовыми параметрами

Наследование и универсальность

Суть универсальности в том, чтобы в момент вызова процедуры передавать ей не только фактические аргументы, но и их фактический тип.

Необходимость в универсализации возникает с первых шагов программирования. Одна из первых процедур, появляющихся при обучении программированию - это процедура свопинга: обмен значениями двух переменных одного типа. Выглядит она примерно так:

public void Swap(ref T x1, ref T x2)

{

T temp;

temp = x1; x1 = x2; x2 = temp;

}

Как быть, если возникает необходимость обмена данными разного типа? В типизированных языках, не обладающих механизмом универсализации, выхода практически нет - приходится писать многочисленные копии Swap.

Для достижения универсальности процедуры Swap следует рассматривать тип T как ее параметр, такой же, как и сами аргументы x1 и x2.

Под универсальностью (genericity) понимается способность класса объявлять используемые им типы как параметры. Класс с параметрами, задающими типы, называется универсальным классом (generic class). Терминология не устоялась и синонимами термина "универсальный класс" являются термины: родовой класс, параметризованный класс, класс с родовыми параметрами. В языке С++ универсальные классы называются шаблонами (template).

Синтаксис универсального класса

Объявить класс C# универсальным просто: для этого достаточно указать в объявлении класса, какие из используемых им типов являются параметрами. Список типовых параметров класса, заключенный в угловые скобки, добавляется к имени класса:

class MyClass<T1, ... Tn>

{...}

Как и всякие формальные параметры, Ti являются именами (идентификаторами). При вызове они заменяются на названия типов данных (int, string, Color, Figure и т.п.).

В теле класса типовые параметры могут задавать типы некоторых полей класса, типы аргументов и возвращаемых значений методов класса.

В C# универсальными могут быть как классы, так и все их частные случаи - интерфейсы, структуры, делегаты, события.

Класс с универсальными методами

Специальным частным случаем универсального класса является класс, не объявляющий сам параметров, но разрешающий делать это своим методам.

class Change

{

static public void Swap<T>(ref T x1, ref T x2)

{

T temp;

temp = x1; x1 = x2; x2 = temp;

}

}

Пример вызова:

Change.Swap<int>(ref x1, ref x2);

Change.Swap<string>(ref s1, ref s2);

Change.Swap<Person>(ref pers1, ref pers2);

В момент вызова метода передаются фактические аргументы и фактические типы. В данном примере в качестве фактических типов использовались встроенные типы int и string и тип Person, определенный пользователем. Общая ситуация такова: если в классе объявлен универсальный метод со списком параметров

M<T1, ...Tn> (...),

то метод вызывается следующим образом:

M<TYPE1, ... TYPEn>(...), где TYPEi - это конкретные типы.