DotNet · 2022年5月2日

Visual Basic.net(vb.net)泛型约束简介

泛型的类型系统

泛型类型(Generic Type)通过赋予类型参数,在使用时可以表现为多种构造类型(Constructed
Type)
。如TheClass(Of T)在使用时可以是TheClass(Of Int32),也可以是TheClass(Of
String)他们都是不同的类型。这些类型之间没有任何继承关系,也没有互相包容的功能。TheClass(Of Object)并不是其他TheClass(Of
T)构造类型的基类,也没有一种写法可以表示类型参数为任意类型的情况。这种类型衍生往往会连带泛型类内嵌类型一起衍生。比如在TheClass(Of
T)中内嵌定义有枚举(或结构、委托、类等)TypeA,则TheClass(Of Int32).TypeA和TheClass(Of
String).TypeA也非相同类型。在.Net Framwork的类库中,这种情形频繁出现,如List(Of
T).Enumerator。因此,注意让你的内嵌类性与泛型的类型参数有关,否则就应该将内嵌类型定义到泛型类型的外部,以免发生类型衍生。一般不要在泛型类型中内嵌定义另一个泛型类型,如ClassA(Of
T1).ClassB(Of T2),他在衍生类型的时候就更复杂了,因为两个类型参数都可以赋予不同的类型,会产生大量你也不知道有什么用的构造类型。

.NET
Framework还增强了反射的功能以便在运行时研究泛型类型及其所有构造类型。每个构造类型都有确定的类型,可以通过obj.GetType()获取运行时类型的Type对象,还可以用GetType运算符获取泛型类型本身或其任何构造类型的Type对象。现在Type类有HasGenericParameters属性以指示此类型是否源自泛型类型,以及HasUnboundGenericParameters属性以指示此泛型类型的所有类型参数是否已经确定等。你还可以通过Type对象的相关方法检测泛型类型每个类型参数的详细状况。

泛型约束

约束(Constraint)这一功能的本意是缩小类型参数所能取值的范围。比如你希望你的类ClassA(Of
T)中类型参数T只能接受Exception或其子类等要求,可以通过约束这一功能达成。约束会带来一种“副作用”,事实上更多人把这个副作用当成约束的主要功能来用,我们下边详细叙述。约束的语法是:

Definition(Of TypeParam AsConstraints)

比如我们要给ClassA定义类型参数T,并约束T只能为Exception或其子类的定义为:

Class ClassA(Of T As Exception)

如果我们要写ClassA(Of
Integer)就会产生编译错误,因为T已经不能去Int32作类型参数了。T的取值范围已经缩小,除此之外约束还有什么功能呢。我们可以在ClassA中定义一个方法:

Public Sub ThrowIt(ByVal ex As
T)
    Throw ex
End Sub

我们写了Throw ex,为什么可以这样写?可以试试将类型定义中的“As
Exception”去除,这里立即就会有编译错误。这是因为.NET默认情况下不允许对类型参数的对象施以任何操作,除了能对Object类型进行的操作以外。就是说默认情况下T类型的对象没有除Object类型所具有的方法/属性以外的任何成员,也不能使用任何运算符。这通常是一个很大的限制。但当你使用约束时,类型参数就会自动具有继承自约束类型的所有功能。比如继承自Exception就可以用于Throw语句,而约束了Exception的类型参数T的对象同样可以用于Throw语句。我们常常这样写:

Class ClassB(Of T As IDisposable)

这样T的取值范围就被限定在实现了IDisposable的所有类型中,而副作用是T型对象具有IDisposable接口的成员:Dispose()方法。比如书写这样的过程。

Public Sub
DisposeIt(ByVal obj As
T)
    obj.Dispose()
End
Sub

我要强调约束的主要功能是减少类型参数的取值范围,而不是给类型参数增加可操作的功能(那只是副作用)。一般不要为了这种目的给类型参数加约束。比如你想让操作对象有Dispose方法,不妨用这种写法代替约束:

Public Sub
DisposeIt(ByVal obj AsIDisposable)
    obj.Dispose()
End Sub

只有当你的类型参数一定要有某种功能,否则整个泛型类都无法工作的时候,才使用约束。不然你会发现约束了很多类型后,你的泛型类型的用途大大减少了。

还有一种特殊的约束——构造器约束。他约束你的类型参数只能取那些有一个不带参数的公有构造器的类型。其副作用是,你可以在这个泛型类中创建类型参数的实例:

Public Class
ClassB(Of T As
New
)
    Public Sub
MySub()
        Dim o As
T
        o = New T()
    End
Sub
End Class

注意构造器的写法:用New关键字作约束类型。构造器约束看起来很有用。

如果你要约束两个以上的类型,你可以把要约束的类型放在花括号里{},就像数组一样。比如你的类型参数同时需要约束构造器和IDisposable,就这样写:

Public Class ClassC(Of T As {IDisposable, New})

你还可以用多约束做一些以前只用接口做不到的事情,比如这样:

Sub MyMethod(Of T As {IDisposable,
ICloneable})(ByVal obj As
T)

这个定义实现了让参数obj的类型只能为同时实现了两个接口的类型,不用泛型你以前可以做到吗?


批注:泛型的多约束类似于类的继承定义,同时只能定义一个类的约束,但是能加入多个接口的约束.

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