Generische Typen in Visual Basic (Visual Basic)

Artikel
06/05/2023

Ein generischer Typ ist ein einzelnes Programmierelement, das sich so anpasst, dass es für verschiedene Datentypen dieselben Funktionalität ausführt. Wenn Sie eine generische Klasse oder Prozedur definieren, müssen Sie keine separate Version für jeden Datentyp definieren, für den Sie diese Funktionalität möglicherweise ausführen möchten.

Eine Analogie hierzu ist ein Schraubendrehersatz mit auswechselbaren Spitzen. Sie sehen sich die Schraube an, die Sie drehen müssen, und wählen die geeignete Spitze für diese Schraube aus (geschlitzt, gekreuzt oder mit Stern). Sobald Sie die richtige Spitze in den Schraubendreher gesteckt haben, führen Sie mit dem Schraubendreher genau diese Funktion aus, d. h., Sie drehen die Schraube.

Diagram of a screwdriver set with different heads.

Wenn Sie einen generischen Typ definieren, parametrisieren Sie ihn mit mindestens einem Datentyp. Dies ermöglicht es, die Datentypen mithilfe von Code an die Anforderungen anzupassen. Im Code können Sie mehrere unterschiedliche Programmierelemente anhand des generischen Elements deklarieren, von denen jedes für eine andere Gruppe von Datentypen ausgeführt wird. Die deklarierten Elemente führen jedoch alle dieselbe Logik aus, unabhängig davon, welche Datentypen von ihnen verwendet werden.

Nehmen Sie beispielsweise an, Sie möchten eine Warteschlangeklasse erstellen und verwenden, die für einen bestimmten Datentyp, z. B. String, ausgeführt wird. Sie können eine solche Klasse über System.Collections.Generic.Queue<T>deklarieren, wie im folgenden Beispiel veranschaulicht.

Public stringQ As New System.Collections.Generic.Queue(Of String)

Nun können Sie stringQ verwenden, um ausschließlich mit String -Werten zu arbeiten. Da stringQ speziell für String -Werte und nicht allgemein für Object -Werte verwendet wird, gibt es weder späte Bindung noch Typkonvertierung. Dies erspart Ausführungszeit und verringert Laufzeitfehler.

Weitere Informationen zur Verwendung eines generischen Typs finden Sie unter How to: Use a Generic Class.

Beispiel für eine generische Klasse

Im folgenden Beispiel wird eine Rumpfdefinition einer generischen Klasse veranschaulicht.

Public Class classHolder(Of t)
    Public Sub processNewItem(ByVal newItem As t)
        Dim tempItem As t
        ' Insert code that processes an item of data type t.
    End Sub
End Class

Im dieser Rumpfdefinition ist t ein Typparameter, d. h. ein Platzhalter für einen Datentyp, den Sie beim Deklarieren der Klasse angeben. An anderer Stelle im Code können Sie verschiedene Versionen von classHolder deklarieren, indem Sie für tverschiedene Datentypen angeben. Im folgenden Beispiel werden zwei solcher Deklarationen gezeigt.

Public integerClass As New classHolder(Of Integer)
Friend stringClass As New classHolder(Of String)

Die vorangehenden Anweisungen deklarieren konstruierte Klassen, in denen ein bestimmter Typ den Typparameter ersetzt. Diese Ersetzung wird im gesamten Code in der konstruierten Klasse weitergegeben. Im folgenden Beispiel wird gezeigt, wie die processNewItem -Prozedur in integerClassaussieht.

Public Sub processNewItem(ByVal newItem As Integer)
    Dim tempItem As Integer
    ' Inserted code now processes an Integer item.
End Sub

Ein vollständiges Beispiel finden Sie unter Definieren einer Klasse, die für unterschiedliche Datentypen die gleiche Funktionalität bereitstellen kann.

Geeignete Programmierelemente

Sie können generische Klassen, Strukturen, Schnittstellen, Prozeduren und Delegaten definieren und verwenden. Beachten Sie, dass .NET Framework mehrere generische Klassen, Strukturen und Schnittstellen definiert, die häufig verwendete generische Elemente darstellen. Der System.Collections.Generic -Namespace stellt Wörterbücher, Listen, Warteschlangen und Stapel bereit. Bevor Sie ein eigenes generisches Element definieren, überprüfen Sie, ob es bereits in System.Collections.Genericverfügbar ist.

Prozeduren sind keine Typen, Sie können aber generische Prozeduren definieren und verwenden. Siehe Generic Procedures in Visual Basic.

Vorteile von generischen Typen

Ein generischer Typ fungiert als Basis für das Deklarieren mehrerer unterschiedlicher Programmierelemente, von denen jedes für einen bestimmten Datentyp ausgeführt wird. Die Alternativen zu einem generischen Typ sind:

Ein einzelner Typ, der auf den Object -Datentyp angewendet wird.
Ein Satz von typspezifischen Versionen des Typs, wobei jede Version individuell codiert ist und auf einen speziellen Datentyp, z. B. Stringoder Integer, oder auf einen benutzerdefinierten Typ, etwa customer, angewendet wird.

Ein generischer Typ bietet folgende Vorteile gegenüber diesen Alternativen:

Typsicherheit . Generische Typen erzwingen die Typüberprüfung zur Kompilierzeit. Auf Object basierende Typen akzeptieren jeden Datentyp, und Sie müssen Code schreiben, der überprüft, ob ein Eingabedatentyp zulässig ist. Mit generischen Typen kann der Compiler Typenkonflikte vor der Laufzeit abfangen.
Leistung. Generische Typen müssen kein Boxing und unBoxing für Daten ausführen, da jeder Typ speziell für einen Datentyp verwendet wird. Operationen, die auf Object basierend, müssen für Eingabedatentypen Boxing ausführen, um sie in Object zu konvertieren, und Unboxing für Daten ausführen, die für die Ausgabe vorgesehen sind. Durch Boxing und Unboxing wird die Leistung verringert.

Typen, die auf Object basieren, sind außerdem spät gebunden, d. h., dass der Zugriff auf ihre Member zusätzlichen Code zur Laufzeit erfordert. Hierdurch wird die Leistung ebenfalls verringert.
Codekonsolidierung. Der Code in einem generischen Typ muss nur einmal definiert werden. Ein Satz typspezifischer Versionen eines Typs muss in jeder Version denselben Code replizieren, wobei der einzige Unterschied im speziellen Datentyp für die jeweilige Version besteht. Bei generischen Typen werden alle typspezifischen Versionen aus dem ursprünglichen generischen Typ generiert.
Wiederverwendung von Code . Code, der nicht von einem bestimmten Datentyp abhängt, kann für verschiedene Datentypen wiederverwendet werden, wenn er generisch ist. Sie können ihn häufig sogar für einen Datentypen wiederverwenden, den Sie ursprünglich nicht vorausbestimmt haben.
IDE-Unterstützung. Wenn Sie einen konstruierten Typ verwenden, der aus einem generischen Typ deklariert wurde, können Sie durch die IDE (Integrated Development Environment, integrierte Entwicklungsumgebung) weitere Unterstützung beim Verfassen des Codes erhalten. Beispielsweise kann IntelliSense Ihnen die typspezifischen Optionen für ein Argument eines Konstruktors oder einer Methode anzeigen.
Generische Algorithmen. Abstrakte Algorithmen, die typunabhängig sind, sind gute Kandidaten für generische Typen. Beispielsweise kann eine generische Prozedur, die Elemente mithilfe der IComparable -Schnittstelle sortiert, für jeden Datentyp verwendet werden, der IComparableimplementiert.

Einschränkungen

Obwohl der Code in der Definition eines generischen Typs so typunabhängig wie möglich sein sollte, müssen Sie eventuell eine bestimmte Fähigkeit irgendeines Datentyps erfordern, der dem generischen Datentyp bereitgestellt wird. Wenn Sie z. B. zwei Elemente vergleichen möchten, um sie zu sortieren oder abzugleichen, muss ihr Datentyp die IComparable -Schnittstelle implementieren. Sie können diese Anforderung erzwingen, indem Sie dem Typparameter eine Einschränkung hinzufügen.

Beispiel für eine Einschränkung

Im folgenden Beispiel wird die Rumpfdefinition einer Klasse mit einer Einschränkung gezeigt, die für das Typargument erfordert, dass es IComparableimplementiert.

Public Class itemManager(Of t As IComparable)
    ' Insert code that defines class members.
End Class

Wird in späterem Code versucht, eine Klasse aus itemManager zu erstellen, wozu ein Typ bereitgestellt wird, der IComparablenicht implementiert, signalisiert der Compiler einen Fehler.

Typen von Einschränkungen

In einer Einschränkung können die folgenden Anforderungen in beliebiger Kombination angegeben werden:

Das Typargument muss mindestens eine Schnittstelle implementieren.
Das Typargument darf nur den Typ einer einzigen Klasse haben oder von einer einzigen Klasse erben.
Das Typargument muss einen parameterlosen Konstruktor für den Code verfügbar machen, der Objekte aus dem Typargument erstellt.
Das Typargument muss ein Verweistypoder Werttypsein.

Wenn Sie mehrere Einschränkungen erzwingen müssen, verwenden Sie eine durch Trennzeichen getrennte Einschränkungsliste in geschweiften Klammern ({ }). Um festzulegen, dass ein zugänglicher Konstruktor erforderlich ist, fügen Sie das Schlüsselwort Neuer Operator in die Liste ein. Um festzulegen, dass ein Verweistyp erforderlich ist, fügen Sie das Class -Schlüsselwort ein. Um festzulegen, dass ein Werttyp erforderlich ist, fügen Sie das Structure -Schlüsselwort ein.

Weitere Informationen über Einschränkungen finden Sie unter Type List.

Beispiel für mehrere Einschränkungen

Im folgenden Beispiel wird die Rumpfdefinition einer generischen Klasse mit einer Einschränkungsliste für den Typparameter veranschaulicht. In dem Code, der eine Instanz dieser Klasse erstellt, muss das Typargument sowohl die IComparable -Schnittstelle als auch die IDisposable -Schnittstelle implementieren, ein Verweistyp sein und einen zugänglichen parameterlosen Konstruktor verfügbar machen.

Public Class thisClass(Of t As {IComparable, IDisposable, Class, New})
    ' Insert code that defines class members.
End Class

Wichtige Begriffe

Für generische Typen werden die folgenden Begriffe verwendet:

Generischer Typ. Eine Definition einer Klasse, einer Struktur, einer Schnittstelle, einer Prozedur oder eines Delegaten, für deren bzw. dessen Deklaration Sie mindestens einen Datentyp angeben.
Typparameter. In der Definition eines generischen Typs ein Platzhalter für einen Datentyp, den Sie beim Deklarieren des Typs angeben.
Typargument. Ein spezieller Datentyp, der einen Typparameter ersetzt, wenn Sie einen konstruierten Typ aus einem generischen Typ deklarieren.
Einschränkung. Eine Bedingung für einen Typparameter, die das Typargument einschränkt, das Sie für den Typparameter angeben können. Eine Einschränkung kann festlegen, dass das Typargument eine bestimmte Schnittstelle implementieren, eine bestimmte Klasse sein oder von einer bestimmten Klasse erben, einen zugänglichen parameterlosen Konstruktor haben oder ein Verweistyp oder ein Werttyp sein muss. Sie können diese Einschränkungen kombinieren, Sie können aber maximal eine Klasse angeben.
Konstruierter Typ. Eine Klasse, eine Struktur, eine Schnittstelle, eine Prozedur oder ein Delegat, die bzw. der aus einem generischen Typ deklariert wird, indem Typargumente für dessen Typparameter angegeben werden.