Was sind .net-Generika?

Einführung in Generika:

Generic Type ist eine der leistungsstärksten Funktionen von .NET Framework 2.0. Die Hauptidee von Generika besteht darin, Algorithmen vollständig von Datenstrukturen zu trennen, sodass ein einmal definierter Algorithmus auf mehrere Datenstrukturen einwirken kann, wodurch eine hochgradig wiederverwendbare Entwicklung erreicht wird. Mithilfe von Generika können Sie typsichere Datenstrukturen definieren, ohne tatsächliche Datentypen verwenden zu müssen, was die Systemleistung erheblich verbessert und zu qualitativ hochwertigem Code führt (da Datenverarbeitungsalgorithmen wiederverwendet werden können, besteht keine Notwendigkeit, typspezifische Datentypen zu duplizieren). Code).

So funktionieren Generika:

Mit Generika können Sie Klassen definieren, die typsicher sind und die Leistung oder Produktivität nicht beeinträchtigen. Oberflächlich betrachtet ähnelt die Syntax von C#-Generika der von C++-Vorlagen, es gibt jedoch wichtige Unterschiede in der Art und Weise, wie Compiler sie implementieren und unterstützen. Im Vergleich zu C++-Vorlagen können C#-Generika eine höhere Sicherheit bieten, sind aber auch etwas eingeschränkt in der Funktionalität. Bei einigen C++-Compilern kompiliert der Compiler den Vorlagencode erst, wenn die Vorlagenklasse über einen bestimmten Typ verwendet wird. Wenn ein Typ tatsächlich angegeben wird, fügt der Compiler den Code inline ein und fügt jedes Vorkommen eines allgemeinen Typparameters hinzu werden durch den angegebenen Typ ersetzt. Darüber hinaus fügt der Compiler immer dann Code ein, der für diesen Typ spezifisch ist, unabhängig davon, ob der Typ an anderer Stelle in der Anwendung für die Vorlagenklasse angegeben wurde, was der C++-Linker nicht immer löst Dies kann auch zu einer Aufblähung des Codes führen, was die Ladezeiten und den Speicherbedarf erhöht.

In .net Framewrok 2.0 verfügen Generika über native Unterstützung in der IL und der CLR selbst. Beim Kompilieren von generischem C#-Code kompiliert der Compiler ihn wie bei jedem anderen Typ zunächst in IL. IL enthält jedoch nur Parameter oder Platzhalter des tatsächlichen spezifischen Typs, und es gibt dedizierte IL-Anweisungen zur Unterstützung generischer Vorgänge. Generischer Code enthält generische Informationen in seinen Metadaten. Die eigentliche generische Instanziierungsarbeit erfolgt „auf Abruf“ während der JIT-Kompilierung. Wenn die JIT-Kompilierung durchgeführt wird, ersetzt der JIT-Compiler T in den Metadaten des generischen IL-Codes durch den angegebenen tatsächlichen Typparameter, um den generischen Typ zu instanziieren. Dies führt dazu, dass der JIT-Compiler typspezifische IL-Metadatendefinitionen bereitstellt, als ob die Generika nie beteiligt wären. Der JIT-Compiler kann die Parameterkorrektheit sicherstellen, Typsicherheitsprüfungen implementieren und sogar typspezifisches IntelliSense durchführen.

Wenn .net generischen IL-Code in nativen Code kompiliert, hängt der resultierende native Code vom angegebenen Typ ab. Der JIT-Compiler verfolgt, dass IL-Code eines bestimmten Typs generiert wurde. Wenn der native Werttyp angegeben ist, ersetzt der JIT-Compiler den generischen Typparameter durch den angegebenen Werttyp und kompiliert ihn in nativen Code. Wenn der JIT-Compiler generischen IL-Code mit einem Werttyp kompiliert, der zu nativem Code kompiliert wurde, wird nur ein Verweis auf den IL-Code zurückgegeben. Da der JIT-Compiler bei allen folgenden Gelegenheiten denselben werttypspezifischen IL-Code verwendet, besteht kein Problem mit der Codeaufblähung. Wenn es sich bei der nativen Spezifikation um einen Referenztyp handelt, ersetzt der JIT-Compiler den generischen Parameter des generischen IL-Typs durch das Objekt und kompiliert ihn in nativen Code. Bei allen zukünftigen Anfragen nach Referenztypen anstelle generischer Typparameter verwendet der JIT-Compiler einfach den tatsächlichen Code wieder, wobei den Instanzen weiterhin Speicherplatz in der Größe zugewiesen wird, in der sie den verwalteten Heap verlassen haben, und es werden keine Umwandlungen vorgenommen.

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