C# 中的泛型是否与 C++ 中的处理方式相同？ [复制]

Question

我知道在 C++ 中，泛型实际上并不存在，但您可以使用 template 来模拟它。当您构建代码时，编译器会预处理代码并生成一个新代码，其中将泛型值替换为对象声明中指定的实际值，然后才是真正编译的新代码。例如，假设我们有 A 类，如下所示：

template<class T>
class A
{
    T f();
};

然后在代码的其他地方我们有A<int> a;。实际编译的代码是：

class A
{
    //Replaces T by int in the pre-processing
    int f();
};

在整个介绍之后，让我们进入正题。

我的问题是：

• C# 对泛型的处理方式与 C++ 相同吗？如果没有，那怎么办？
• 它们是特殊类型吗？
• 它们是在运行时还是在编译时解决的？
• 在激活寄存器中为泛型类型保留了多少空间？

Answer 1

这是一个非常广泛的话题，可以通过以下方式更好地解释：

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/c6cyy67b.aspx

总结（来自上面链接的 MSDN 文章）：

• C# 泛型不提供与 C++ 相同的灵活性 模板。例如，不能调用算术 C# 泛型类中的运算符，尽管可以调用 user 定义的运算符。

• C# 不允许非类型模板参数，例如模板 C {}。

• C# 不支持显式特化；也就是风俗 为特定类型实现模板。

• C# 不支持部分特化：自定义实现 对于类型参数的子集。

• C# 不允许将类型参数用作 泛型类型。

• C# 不允许类型参数具有默认类型。

• 在 C# 中，泛型类型参数本身不能是泛型，尽管 构造类型可以用作泛型。 C++ 确实允许模板 参数。

• C++ 允许代码可能对所有类型参数都无效 模板，然后检查用作 类型参数。 C# 要求类中的代码以这样的形式编写 它可以与任何满足约束的类型一起使用。 例如，在 C++ 中，可以编写一个使用 算术运算符 + 和 - 在类型参数的对象上，其中 在模板实例化时会产生错误 使用不支持这些运算符的类型。 C# 不允许这样做； 唯一允许的语言结构是那些可以推断的 来自约束。

一般来说，虽然它们在大多数情况下共享相似的语法和用途，但在用法和功能上存在许多很大的差异。

Answer 2

关于如何解析 C++ 模板存在误解。在 C++ 中，模板会被处理两次（注意：术语“预处理”是为预处理器保留的，与模板完全无关）。

在第一次处理时，非依赖名称被解析，而依赖名称不被解析：

int x;

template <typename T> foo() {
    x;    // <-- resolved in phase 1
    T::x; // resolved in phase 2, depends on "T"
}

在实例化时进入阶段 2。例如：

struct Frob {
    int x;
};

int main () {
    foo<Frob>();
} // <-- instantiation happens right before the '}'

此外，C++ 模板是基于每个函数延迟实例化的。这意味着并非类模板中的所有内容都必须是可解析的。只有实际使用的函数被实例化，这意味着只有 used 成员函数进入阶段 2。

这使得模板比 C# 风格的泛型更通用：当你实例化一个类模板时，实例化的类型只需要支持模板的一个子集。

在 C# 中，泛型被急切地解决。 “实例化”类型必须支持泛型类仅可能使用的所有内容，这对多功能性提出了相当严格的限制。

您已经知道了，但两者确实是截然不同的概念。泛型是一种运行时构造，并且具有反射和自修改代码，C# 语言必须非常具有防御性 w.r.t。可解决性。模板是一种编译时构造（注意：不是 _preprocessing 构造！），支持具有类型和非类型参数的图灵完备的元编程，以及在急切和惰性实例化之间的强大折衷。

两者各有特点。

Answer 3

.NET 泛型的实现是混合的。

当泛型类被编译成 MSIL 时，它被编译成单个泛型类型定义。

当客户端使用泛型类时，.NET 运行时会为简单类型参数（bool、int 等）编译类的机器代码的单独副本，但不会为不同的对象类型生成单独的代码；它们都共享 Object 的代码。