C#泛型内部工作机制详细解析
作者:网络转载 发布时间:[ 2015/2/26 16:52:50 ] 推荐标签:C# 软件开发 泛型
下面看看泛型类IL代码中的几个特殊点:
GenericTest.CompareUtil`1<([mscorlib]System.IComparable)T>
`1表示元数,也是类型参数的数量
<([mscorlib]System.IComparable)T>是我们加在泛型类型上的类型约束
!T和!0
!T是类型参数的占位符
!0代表第一个类型参数(当泛型的元数为2时,!1代表第二个类型参数)
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)
泛型机制
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:
当编译器遇到”CompareUtil<T>”这种泛型代码时,编译器会把泛型代码编译为IL代码和元数据时,采用特殊的占位符来表示类型参数
而真正的泛型实例化工作以”on-demand”的方式,也是说当编译器遇到”CompareUtil<int>compareInt”指定类型实参的代码时,根据类型实参JIT将泛型类型的IL转换成本机代码,这个本地代码中已经使用了实际的数据类型,等同于用实际类型声明的类
值类型和引用类型的实例化
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
对泛型类型使用typeof
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:
获取泛型类型定义(未绑定泛型类型)
为了获取泛型类型的定义,只需要提供声明的类型名称,删除所有的类型参数,但保留逗号
获取特定的已构造类型(也是获取封闭类型的类型引用)
只需要指定类型实参
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。
静态字段和静态构造函数
泛型中的静态字段
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();
}
}
}
泛型中的静态构造函数
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。
总结
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。
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