Универсальные интерфейсы. (Руководство по программированию на C#)
Обновлен: Ноябрь 2007
Часто рекомендуется определять интерфейсы либо для универсальных классов коллекций, либо для универсальных классов, представляющих элементы в коллекции. Приоритетным методом для универсальных классов является использование универсальных интерфейсов, таких как IComparable<T>, а не IComparable, что позволяет избежать операций упаковки-распаковки над типами значений. Библиотека классов .NET Framework определяет несколько универсальных интерфейсов для использования с классами коллекций в пространстве имен System.Collections.Generic.
Если интерфейс указан в качестве ограничения параметра типа, могут использоваться лишь типы, реализующие интерфейс. В следующем примере кода показан класс SortedList<T>, который является производным от класса GenericList<T>. Дополнительные сведения см. в разделе Введение в универсальные шаблоны. (Руководство по программированию на C#). SortedList<T> добавляет ограничение where T : IComparable<T>. Это позволяет методу BubbleSort в SortedList<T> использовать универсальный метод CompareTo в элементах списка. В следующем примере элементы списка являются простым классом, Person, реализующим IComparable<Person>.
//Type parameter T in angle brackets.
public class GenericList<T> : System.Collections.Generic.IEnumerable<T>
{
protected Node head;
protected Node current = null;
// Nested class is also generic on T
protected class Node
{
public Node next;
private T data; //T as private member datatype
public Node(T t) //T used in non-generic constructor
{
next = null;
data = t;
}
public Node Next
{
get { return next; }
set { next = value; }
}
public T Data //T as return type of property
{
get { return data; }
set { data = value; }
}
}
public GenericList() //constructor
{
head = null;
}
public void AddHead(T t) //T as method parameter type
{
Node n = new Node(t);
n.Next = head;
head = n;
}
// Implementation of the iterator
public System.Collections.Generic.IEnumerator<T> GetEnumerator()
{
Node current = head;
while (current != null)
{
yield return current.Data;
current = current.Next;
}
}
// IEnumerable<T> inherits from IEnumerable, therefore this class
// must implement both the generic and non-generic versions of
// GetEnumerator. In most cases, the non-generic method can
// simply call the generic method.
System.Collections.IEnumerator System.Collections.IEnumerable.GetEnumerator()
{
return GetEnumerator();
}
}
public class SortedList<T> : GenericList<T> where T : System.IComparable<T>
{
// A simple, unoptimized sort algorithm that
// orders list elements from lowest to highest:
public void BubbleSort()
{
if (null == head || null == head.Next)
{
return;
}
bool swapped;
do
{
Node previous = null;
Node current = head;
swapped = false;
while (current.next != null)
{
// Because we need to call this method, the SortedList
// class is constrained on IEnumerable<T>
if (current.Data.CompareTo(current.next.Data) > 0)
{
Node tmp = current.next;
current.next = current.next.next;
tmp.next = current;
if (previous == null)
{
head = tmp;
}
else
{
previous.next = tmp;
}
previous = tmp;
swapped = true;
}
else
{
previous = current;
current = current.next;
}
}
} while (swapped);
}
}
// A simple class that implements IComparable<T> using itself as the
// type argument. This is a common design pattern in objects that
// are stored in generic lists.
public class Person : System.IComparable<Person>
{
string name;
int age;
public Person(string s, int i)
{
name = s;
age = i;
}
// This will cause list elements to be sorted on age values.
public int CompareTo(Person p)
{
return age - p.age;
}
public override string ToString()
{
return name + ":" + age;
}
// Must implement Equals.
public bool Equals(Person p)
{
return (this.age == p.age);
}
}
class Program
{
static void Main()
{
//Declare and instantiate a new generic SortedList class.
//Person is the type argument.
SortedList<Person> list = new SortedList<Person>();
//Create name and age values to initialize Person objects.
string[] names = new string[]
{
"Franscoise",
"Bill",
"Li",
"Sandra",
"Gunnar",
"Alok",
"Hiroyuki",
"Maria",
"Alessandro",
"Raul"
};
int[] ages = new int[] { 45, 19, 28, 23, 18, 9, 108, 72, 30, 35 };
//Populate the list.
for (int x = 0; x < 10; x++)
{
list.AddHead(new Person(names[x], ages[x]));
}
//Print out unsorted list.
foreach (Person p in list)
{
System.Console.WriteLine(p.ToString());
}
System.Console.WriteLine("Done with unsorted list");
//Sort the list.
list.BubbleSort();
//Print out sorted list.
foreach (Person p in list)
{
System.Console.WriteLine(p.ToString());
}
System.Console.WriteLine("Done with sorted list");
}
}
В качестве ограничений для одного типа можно указать несколько интерфейсов. Это выполняется следующим образом.
class Stack<T> where T : System.IComparable<T>, IEnumerable<T>
{
}
Интерфейс может определить несколько параметров типа, как показано далее.
interface IDictionary<K, V>
{
}
Правила наследования, которые применяются для классов, применимы и к интерфейсам.
interface IMonth<T> { }
interface IJanuary : IMonth<int> { } //No error
interface IFebruary<T> : IMonth<int> { } //No error
interface IMarch<T> : IMonth<T> { } //No error
//interface IApril<T> : IMonth<T, U> {} //Error
Универсальные интерфейсы могут наследовать от неуниверсальных, если первый тип интерфейсов является контравариантным, что означает использование его параметра типа в качестве возвращаемого значения. В библиотеке классов .NET Framework IEnumerable<T> наследует от IEnumerable, поскольку IEnumerable<T> использует только T в возвращаемом значении GetEnumerator и в методе считывания Current.
Конкретные классы могут реализовать закрытые конструируемые интерфейсы следующим образом.
interface IBaseInterface<T> { }
class SampleClass : IBaseInterface<string> { }
Универсальные классы могут реализовать универсальные интерфейсы или закрытые конструируемые интерфейсы, если список параметров класса предоставляет все необходимые для интерфейса аргументы. Это выполняется следующим образом.
interface IBaseInterface1<T> { }
interface IBaseInterface2<T, U> { }
class SampleClass1<T> : IBaseInterface1<T> { } //No error
class SampleClass2<T> : IBaseInterface2<T, string> { } //No error
Правила, управляющие перегрузкой методов, совпадают с правилами для методов в универсальных классах, структурах или интерфейсах. Дополнительные сведения см. в разделе Универсальные методы (Руководство по программированию на C#).
См. также
Основные понятия
Руководство по программированию в C#
Ссылки
Введение в универсальные шаблоны. (Руководство по программированию на C#)