Generika zur Laufzeit (C#-Programmierhandbuch)

 

Veröffentlicht: Juli 2016

Die neueste Dokumentation zu Visual Studio 2017 RC finden Sie unter Visual Studio 2017 RC Documentation (Dokumentation zu Visual Studio 2017 RC).

Beim Kompilieren eines generischen Typs oder einer generischen Methode in Microsoft Intermediate Language (MSIL) wird über Metadaten auf das Vorkommen von Typparametern hingewiesen. Die Art der Verwendung von MSIL für einen generischen Typ hängt davon ab, ob es sich bei dem übergebenen Typparameter um einen Werttyp oder einen Referenztyp handelt.

Wenn das erste Mal ein generischer Typ mit einem Werttyp als Parameter erstellt wird, erstellt die Laufzeit einen spezialisierten generischen Typ, bei dem übergebene Parameter an den entsprechenden Stellen in MSIL ersetzt werden. Spezialisierte generische Typen werden für jeden eindeutigen Werttyp, der als Parameter verwendet wird, einmal erstellt.

Angenommen, im Programmcode wurde ein Stapel deklariert, der aus ganzen Zahlen erstellt wurde:

        Stack<int> stack;

An diesem Punkt generiert die Laufzeit eine spezialisierte Version der Stack<T>-Klasse, in der der Parameter durch die entsprechende ganze Zahl ersetzt wird. Bei Verwendung eines Stapels aus ganzen Zahlen wird jetzt immer die generierte spezialisierte Stack<T>-Klasse verwendet. Im folgenden Beispiel werden zwei Instanzen eines Stapels aus ganzen Zahlen erstellt, die eine Instanz des Stack<int>-Codes gemeinsam nutzen.

        Stack<int> stackOne = new Stack<int>();
        Stack<int> stackTwo = new Stack<int>();

Angenommen, dass an anderer Stelle im Code jedoch eine weitere Stack<T>-Klasse erstellt wird, mit einem anderen Werttyp, z. B. long, oder einer benutzerdefinierten Struktur als Parameter. Daraufhin generiert die Laufzeit eine andere Version des generischen Typs und ersetzt long an den entsprechenden Stellen in MSIL. Konvertierungen sind nicht mehr notwendig, da jede spezialisierte generische Klasse den Werttyp systemeigen enthält.

Bei Referenztypen unterscheidet sich die Funktionsweise von Generika geringfügig. Wenn das erste Mal ein generischer Typ mit einem beliebigem Referenztyp erstellt wird, erstellt die Laufzeit einen spezialisierten generischen Typ, bei dem die Parameter durch Objektverweise in MSIL ersetzt werden. Wenn jetzt ein konstruierter Typ mit einem Referenztyp als Parameter instanziiert wird (unabhängig davon, um welchen Typ es sich dabei handelt), wird die zuvor erstellte spezialisierte Version des generischen Typs verwendet. Dies ist möglich, da alle Verweise die gleiche Größe haben.

Angenommen, Sie verfügen über zwei Referenztypen, eine Customer-Klasse und eine Order-Klasse, und Sie haben einen Stapel von Customer-Typen erstellt:

        class Customer { }
        class Order { }

            Stack<Customer> customers;

An dieser Stelle generiert die Laufzeit eine spezialisierte Version der Stack<T>-Klasse, die anstelle von Daten Objektverweise speichert, die zu einem späteren Zeitpunkt mit Daten gefüllt werden. Angenommen, die nächste Codezeile erstellt einen Stapel eines anderen Referenztyps mit dem Namen Order:

            Stack<Order> orders = new Stack<Order>();

Anders als bei Werttypen wird für den Order-Typ keine weitere spezialisierte Version der Stack<T>-Klasse erstellt. Stattdessen wird eine Instanz der spezialisierten Version der Stack<T>-Klasse erstellt und die orders-Variable so festgelegt, dass sie darauf verweist. Angenommen, Sie würden dann auf eine Codezeile stoßen, die einen Stapel des Typs Customer erstellt:

            customers = new Stack<Customer>();

Wie auch bei der vorherigen Verwendung der mit dem Order-Typ erstellten Stack<T>-Klasse wird eine weitere Instanz der spezialisierten Stack<T>-Klasse erstellt. Die darin enthaltenen Zeiger werden so festgelegt, dass sie auf einen Arbeitsspeicherbereich von der Größe eines Customer-Typs verweisen. Da die Anzahl der Referenztypen von Programm zu Programm sehr unterschiedlich sein kann, wird bei der C#-Implementierung von Generika eine übermäßige Zunahme des Codeumfangs dadurch verhindert, dass die Anzahl der spezialisierten Klassen, die vom Compiler für generische Klassen von Referenztypen erstellt werden, auf eine reduziert wird.

Weiterhin gilt, dass eine mit einem Werttyp- oder Referenztypparameter instanziierte generische C#-Klasse zur Laufzeit mittels Reflektion abgefragt werden kann. Dabei können sowohl der tatsächliche Typ als auch der Typparameter ermittelt werden.

System.Collections.Generic
C#-Programmierhandbuch
Einführung in Generika
Generika

Anzeigen: