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泛型的優點 (C# 程式設計手冊)

更新:2007 年 11 月

在舊版 Common Language Runtime 和 C# 語言中,您必須將型別來回轉換成通用基底型別 Object,才能達成泛型化的目的,而現在有了泛型,便得以突破這項限制。藉由建立泛型類別,您可以建立在編譯時期為型別安全的集合。

使用非泛型集合類別的限制,可透過撰寫將會使用 .NET Framework 類別庫之 ArrayList 集合類別的簡短程式來示範。ArrayList 是十分方便的集合類別,可以在不經修改下,用以儲存任何參考或實值型別。

// The .NET Framework 1.1 way to create a list:
System.Collections.ArrayList list1 = new System.Collections.ArrayList();
list1.Add(3);
list1.Add(105);

System.Collections.ArrayList list2 = new System.Collections.ArrayList();
list2.Add("It is raining in Redmond.");
list2.Add("It is snowing in the mountains.");

但這種方便性是要付出代價的。加入 ArrayList 的任何參考或實值型別都會隱含向上轉型成 Object。如果項目屬於實值型別,加入清單時必須先經 boxed 處理,而擷取時則需經過 unboxed 處理。轉型、boxing 和 unboxing 作業都會降低效能,因此,在必須逐一查看大型集合的案例中,boxing 和 unboxing 作業會對效能影響甚鉅。

另一個限制則是缺少編譯時期的型別檢查。由於 ArrayList 會將所有項目都轉型成 Object,所以在編譯時期並無法防止用戶端執行如下面這段的程式碼:

System.Collections.ArrayList list = new System.Collections.ArrayList();
// Add an integer to the list.
list.Add(3);
// Add a string to the list. This will compile, but may cause an error later.
list.Add("It is raining in Redmond.");

int t = 0;
// This causes an InvalidCastException to be returned.
foreach (int x in list)
{
    t += x;
}

雖然在建立異質性集合時是完全合於語法,而且有時是刻意這麼做,但在單一 ArrayList 中結合使用字串和 ints,更有可能會視為程式設計錯誤,而且直到執行階段才會偵測出此錯誤。

在 C# 語言的 1.0 和 1.1 版中,若要避免 .NET Framework 基底類別程式庫集合類別中的泛型化程式碼造成問題,唯一的方法就是自行撰寫型別特定的集合。當然,由於這種類別不能在多種資料型別中重複使用,而就無法發揮泛型化的優點,且必須替每種需要儲存的型別重新撰寫類別。

ArrayList 及其他相似類別真正需要的是,可以讓用戶端程式碼視每個執行個體而定,指定要使用的特定資料型別。如此就不再需要向上轉型成 T:System.Object,而編譯器也可以進行型別檢查。換句話說,ArrayList 需要型別參數。這正好是泛型可以提供的。在泛型 List<T> 集合的 N:System.Collections.Generic 命名空間中,同樣是將項目加入集合,但看起來會像這樣:

// The .NET Framework 2.0 way to create a list
List<int> list1 = new List<int>();

// No boxing, no casting:
list1.Add(3);

// Compile-time error:
// list1.Add("It is raining in Redmond.");

對用戶端程式碼來說,相較於 ArrayListList<T> 唯一增加的語法就是宣告和執行個體化中的型別引數。雖然程式碼撰寫起來稍微複雜,但您所建立的清單不但比 ArrayList 安全,同時也快速許多,特別是清單項目為實值型別時。

請參閱

概念

C# 程式設計手冊

參考

泛型簡介 (C# 程式設計手冊)

System.Collections.Generic

Boxing 和 Unboxing (C# 程式設計手冊)

其他資源

集合最佳做法