C#模板編程(1)

http://www.cnblogs.com/xiaotie/archive/2010/03/22/1691705.html

C#模板編程(1):有了泛型，為什么還需要模板？

C#泛型編程已經(jīng)深入人心了。為什么又提出C#模板編程呢？因?yàn)镃#泛型存在一些局限性，突破這些局限性，需要使用C#方式的模板編程。由于

C#語(yǔ)法、編譯器、IDE限制，C#模板編程沒(méi)有C++模板編程使用方便，但是，仍然可以解決一些問(wèn)題。

下面先看C#泛型編程的兩個(gè)限制：

（1）類型約束問(wèn)題。

C#泛型的類型約束是個(gè)很嚴(yán)重的問(wèn)題。

假設(shè)需要寫一個(gè)泛型方法，這個(gè)方法有2個(gè)參數(shù)，然后方法返回結(jié)果是這兩個(gè)參數(shù)的和。

這樣的泛型方法無(wú)法直接實(shí)現(xiàn)。因?yàn)锽yte,Int32等等并沒(méi)有公共接口。

沒(méi)有公共接口，但又想借助泛型來(lái)節(jié)省代碼，減少維護(hù)量。怎么辦呢？

我之前寫過(guò)2篇博客《實(shí)現(xiàn).net下的動(dòng)態(tài)代理》、《實(shí)現(xiàn).net下的動(dòng)態(tài)代理(續(xù))-多對(duì)象Mixin》，通過(guò)Ducking Typing來(lái)實(shí)現(xiàn)，但這種實(shí)現(xiàn)方式不自

然，且性能低下，只適合對(duì)性能不敏感的場(chǎng)景。

（2）泛型指針問(wèn)題。

泛型程序中無(wú)法使用泛型指針，因?yàn)榫幾g器編譯時(shí)無(wú)法知道具體類型的Size，這對(duì)寫unsafe代碼是很大的限制。

因此，我們需要C#模板編程。C#模板編程說(shuō)起來(lái)很簡(jiǎn)單，它借助的是C#的一個(gè)語(yǔ)法——Using T0=T1。它沒(méi)有C++那么自然，因?yàn)樗狈/C

++源文件的Include機(jī)制。你可以將整塊的文件在不同的類之間進(jìn)行復(fù)制和粘帖。雖然復(fù)制和粘帖是一大邪惡，但總比復(fù)制/粘帖/替換要好很多。

下面是C#模板編程的一個(gè)重要應(yīng)用——圖像處理的空間線性濾波。關(guān)于空間線性濾波可參見各種圖像處理的書，這里不做介紹。

我們假定圖像是一個(gè)泛型類Image<T0>，這里T代表每一個(gè)像素的存儲(chǔ)類型。可以是Byte，Short，Int32，Int64，Single，Double等。然后，核

是一個(gè)泛型類，Kernel<T1>，這里還有第三個(gè)泛型類，就是用于存放中間數(shù)據(jù)的Image<T2>。為什么需要T2呢？假如T0是Byte，T1是帶有Scale

的Int32（如，Scale=9，每個(gè)元素值=1的3*3矩陣），計(jì)算的中間結(jié)果會(huì)超出Byte的最大值，需要一個(gè)不同類型緩存來(lái)存儲(chǔ)這個(gè)中間數(shù)據(jù)。

只用泛型的話，解決不了這個(gè)問(wèn)題。第一點(diǎn)，Byte，Short，Int32，Int64，Single，Double之間未實(shí)現(xiàn)共同接口；第二點(diǎn)，為提升性能，

Image<T>采用非托管內(nèi)存實(shí)現(xiàn)，使用指針進(jìn)行操作，而泛型中無(wú)法使用泛型指針。

使用C#模板可以解決這個(gè)問(wèn)題——代碼照舊，只是在頭部寫下：Using T0=XXX;Using T1=XXX;Using T2=XXX；即可。

由于欠缺源代碼的Include機(jī)制，當(dāng)要編寫新的濾波器時(shí)，需要把相同的代碼復(fù)制過(guò)去，然后更改頭部的Using ……。但無(wú)論如何，這樣使用，還是

比在代碼中直接寫明類型，然后復(fù)制、粘帖、替換新類型的可讀性以及可維護(hù)性要好。

如果.Net允許源代碼的Include，C#的模板編程將變得更為流暢（比起C++還是欠缺很多）。不知道等后續(xù).Net版本開放編譯服務(wù)之后，會(huì)不會(huì)有

更優(yōu)雅的寫法。

下面是我隨便寫下的一段對(duì)圖像進(jìn)行空間線性濾波的代碼（不要看具體算法，具體算法是極端錯(cuò)誤的，且不完整的，只用看看編碼風(fēng)格就行了，寫

這段代碼只為驗(yàn)證這種編程模式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)）：

using System; using System.Collections.Generic; using System.Text;using T = System.Byte; using CacheT = System.Int32; using K = System.Int32;namespace Orc.SmartImage.UnmanagedImage { public static class FilterHelper { public unsafe static UnmanagedImage<T> Filter(this UnmanagedImage<T> src, FilterKernel<K> filter) { K* kernel = stackalloc K[filter.Length];Int32 srcWidth = src.Width; Int32 srcHeight = src.Height; Int32 kWidth = filter.Width; Int32 kHeight = filter.Height;T* start = (T*) src.StartIntPtr; T* lineStart = start; T* pStart = start; T* pTemStart = pStart; T* pT; Int32* pK;for (int c = 0; c < srcWidth; c++) { for (int r = 0; r < srcHeight; r++) { pTemStart = pStart; pK = kernel;Int32 val = 0; for (int kc = 0; kc < kWidth; kc++) { pT = pStart; for (int kr = 0; kr < kHeight; kr++) { val += *pK * *pT; pT++; pK++; }pStart += srcWidth; }pStart = pTemStart; pStart++; }lineStart += srcWidth; pStart = lineStart; } return null; } } }

========

?C#中的泛型與C++中的模板

http://blog.csdn.net/newborn2012/article/details/12955199


今天一個(gè)同事問(wèn)我C#中有沒(méi)有模板函數(shù)，他想寫一個(gè)函數(shù)能夠處理不同的類型，里面算法一樣，如果要重載實(shí)現(xiàn)的話，就造成大量重復(fù)的代碼，而

且擴(kuò)展性不好。我說(shuō)肯定有啊，你可以上網(wǎng)搜一下，結(jié)果他說(shuō)沒(méi)搜到，而我對(duì)C#根本就不熟，我就和他說(shuō)你先按照重載的方式先做著，我再查查。

晚上回家之后，拿了本C#的書翻了一下，一下就找到了，就是C#泛型，我猜同事肯定搜的”模板“，所以沒(méi)搜到。下面記錄一下C#的泛型和C++

中的模板不同之處：

1，聲明方式

C#中的泛型聲明方式為，在標(biāo)識(shí)符后面直接加<T>即可，而C++需要使用template關(guān)鍵字，如下：

C#：

class Stack<T>
{
public void Push(T name);
......
};

C++：

template <class T>

class Stack
{
public:
void Push(T name);
};

從上面的兩種寫法可以看出，顯然C#要更簡(jiǎn)單一些。

上面這是類的泛型化，對(duì)于函數(shù)的泛型，也類似，如下：

C#：

void Func<T>(T name);

C++：

template <class T>

void Func(T name);

2，泛型約束

C#的泛型比C++模板增加了一個(gè)泛型參數(shù)約束功能，這在某些場(chǎng)景下非常有用，它可以限制某個(gè)泛型參數(shù)的使用范圍，例如我們可以約束泛型類

型Shop<T>的參數(shù)只能為Customer類或其子類。如果我們這么寫：

class Customer { public string Name{get;set;}; public string CreditCardNo{get;set;}; } class Shop<T> { public void Print(T customer) { var cust = (Customer)customer; Console.WriteLine(cust.Name); ............ } }

那么var cust = (Customer)customer;這句話將編譯錯(cuò)誤，C#無(wú)法進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換，因?yàn)閷?duì)于類型參數(shù)T，C#在編譯期間根本知道它是什么類型，所

以無(wú)法進(jìn)行轉(zhuǎn)換，但是如果對(duì)T做個(gè)限制，結(jié)果會(huì)怎么樣呢，先看看C#中泛型約束的語(yǔ)法：
class Shop<T> where T: Customer

很簡(jiǎn)單，就是增加一個(gè)where子句，約束的類型如果有多個(gè)可以用逗號(hào)隔開，如下：

class Shop<T> where T: class, ICustomer, new()

如果類型參數(shù)有多個(gè)，則寫多個(gè)where，如下：

class Shop<T1, T2> where T1:Customer where T2:Superman

這里要注意的是C#的泛型約束是有很多要求的，約束類型只有6種，如下：

class：類型實(shí)參必須是引用類型；

struct：類型實(shí)參必須是值類型；

<base class name>：類型實(shí)參必須是指定的類或者其派生類；

<interface name>：類型實(shí)參必須是指定的接口類，或其派生類

new()：類型實(shí)參必須有一個(gè)無(wú)參數(shù)的公共構(gòu)造函數(shù)；

U：類型實(shí)參T必須是另一個(gè)類型實(shí)參U或者U的派生類。

而且where子句內(nèi)部的約束類型是有順序要求的，首先class，struct，<base class name>必須只能取其中一個(gè)，且只能放在最前面，之后是

<interface name>，這個(gè)可以是多個(gè)，而new()必須放在最后，向int，string這些 密封類則不能作為約束參數(shù)的。

所以上面的語(yǔ)句如果寫成如下，就不會(huì)有錯(cuò)了，而且VS的IntelliSense會(huì)非常智能地彈出customer的成員，如下：

class Customer { public string Name{get;set;}; public string CreditCardNo{get;set;}; } class Shop<T> { public void Print(T customer) { Console.WriteLine(customer.Name); } }
其他關(guān)于C++的模板和C#的泛型使用上基本一樣，除了C#特有的一些功能，如委托泛型，接口泛型等。

對(duì)了，其實(shí)我同事那個(gè)問(wèn)題用object做函數(shù)的參數(shù)也是可以實(shí)現(xiàn)的，但是執(zhí)行效率比泛型要低。
========

C#設(shè)計(jì)模式(14)——模板方法模式（Template Method）

http://blog.jobbole.com/78088/

一、引言

提到模板，大家肯定不免想到生活中的“簡(jiǎn)歷模板”、“論文模板”、“Word中模版文件”等，在現(xiàn)實(shí)生活中，模板的概念就是——有一個(gè)規(guī)定

的格式，然后每個(gè)人都可以根據(jù)自己的需求或情況去更新它，例如簡(jiǎn)歷模板，下載下來(lái)的簡(jiǎn)歷模板的格式都是相同的，然而我們下載下來(lái)簡(jiǎn)歷模板

之后我們可以根據(jù)自己的情況填充不同的內(nèi)容要完成屬于自己的簡(jiǎn)歷。在設(shè)計(jì)模式中，模板方法模式中模板和生活中模板概念非常類似，下面讓我

們就詳細(xì)介紹模板方法的定義，大家可以根據(jù)生活中模板的概念來(lái)理解模板方法的定義。

二、模板方法模式詳細(xì)介紹

2.1 模板方法模式的定義

模板方法模式——在一個(gè)抽象類中定義一個(gè)操作中的算法骨架（對(duì)應(yīng)于生活中的大家下載的模板），而將一些步驟延遲到子類中去實(shí)現(xiàn)（對(duì)應(yīng)于我

們根據(jù)自己的情況向模板填充內(nèi)容）。模板方法使得子類可以不改變一個(gè)算法的結(jié)構(gòu)前提下，重新定義算法的某些特定步驟，模板方法模式把不變

行為搬到超類中，從而去除了子類中的重復(fù)代碼。

2.2 模板方法模式的實(shí)現(xiàn)

理解了模板方法的定義之后，自然實(shí)現(xiàn)模板方法也不是什么難事了，下面以生活中炒蔬菜為例來(lái)實(shí)現(xiàn)下模板方法模式。在現(xiàn)實(shí)生活中，做蔬菜的步

驟都大致相同，如果我們針對(duì)每種蔬菜類定義一個(gè)燒的方法，這樣在每個(gè)類中都有很多相同的代碼，為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們一般的思路肯定是把

相同的部分抽象出來(lái)到抽象類中去定義，具體子類來(lái)實(shí)現(xiàn)具體的不同部分，這個(gè)思路也正式模板方法的實(shí)現(xiàn)精髓所在，具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：

C#

// 客戶端調(diào)用
? ? class Client
? ? {
? ? ? ? static void Main(string[] args)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? // 創(chuàng)建一個(gè)菠菜實(shí)例并調(diào)用模板方法
? ? ? ? ? ? Spinach spinach = new Spinach();
? ? ? ? ? ? spinach.CookVegetabel();
? ? ? ? ? ? Console.Read();
? ? ? ? }
? ? }

? ? public abstract class Vegetabel
? ? {
? ? ? ? // 模板方法，不要把模版方法定義為Virtual或abstract方法，避免被子類重寫，防止更改流程的執(zhí)行順序
? ? ? ? public ?void CookVegetabel()
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? Console.WriteLine("抄蔬菜的一般做法");
? ? ? ? ? ? this.pourOil();
? ? ? ? ? ? this.HeatOil();
? ? ? ? ? ? this.pourVegetable();
? ? ? ? ? ? this.stir_fry();
? ? ? ? }

? ? ? ? // 第一步倒油
? ? ? ? public ?void pourOil()
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? Console.WriteLine("倒油");
? ? ? ? }

? ? ? ? // 把油燒熱
? ? ? ? public ?void HeatOil()
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? Console.WriteLine("把油燒熱");
? ? ? ? }

? ? ? ? // 油熱了之后倒蔬菜下去，具體哪種蔬菜由子類決定
? ? ? ? public abstract void pourVegetable();

? ? ? ? // 開發(fā)翻炒蔬菜
? ? ? ? public ?void stir_fry()
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? Console.WriteLine("翻炒");
? ? ? ? }
? ? }

? ? // 菠菜
? ? public class Spinach : Vegetabel
? ? {
? ? ? ? public override void pourVegetable()
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? Console.WriteLine("倒菠菜進(jìn)鍋中");
? ? ? ? }
? ? }

? ? // 大白菜
? ? public class ChineseCabbage : Vegetabel
? ? { ? ? ?
? ? ? ? public override void pourVegetable()
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? Console.WriteLine("倒大白菜進(jìn)鍋中");
? ? ? ? }
? ? }

// 客戶端調(diào)用
? ? class Client
? ? {
? ? ? ? static void Main(string[] args)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? // 創(chuàng)建一個(gè)菠菜實(shí)例并調(diào)用模板方法
? ? ? ? ? ? Spinach spinach = new Spinach();
? ? ? ? ? ? spinach.CookVegetabel();
? ? ? ? ? ? Console.Read();
? ? ? ? }
? ? }
?
? ? public abstract class Vegetabel
? ? {
? ? ? ? // 模板方法，不要把模版方法定義為Virtual或abstract方法，避免被子類重寫，防止更改流程的執(zhí)行順序
? ? ? ? public ?void CookVegetabel()
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? Console.WriteLine("抄蔬菜的一般做法");
? ? ? ? ? ? this.pourOil();
? ? ? ? ? ? this.HeatOil();
? ? ? ? ? ? this.pourVegetable();
? ? ? ? ? ? this.stir_fry();
? ? ? ? }
?
? ? ? ? // 第一步倒油
? ? ? ? public ?void pourOil()
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? Console.WriteLine("倒油");
? ? ? ? }
?
? ? ? ? // 把油燒熱
? ? ? ? public ?void HeatOil()
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? Console.WriteLine("把油燒熱");
? ? ? ? }
?
? ? ? ? // 油熱了之后倒蔬菜下去，具體哪種蔬菜由子類決定
? ? ? ? public abstract void pourVegetable();
?
? ? ? ? // 開發(fā)翻炒蔬菜
? ? ? ? public ?void stir_fry()
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? Console.WriteLine("翻炒");
? ? ? ? }
? ? }
?
? ? // 菠菜
? ? public class Spinach : Vegetabel
? ? {
?
? ? ? ? public override void pourVegetable()
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? Console.WriteLine("倒菠菜進(jìn)鍋中");
? ? ? ? }
? ? }
?
? ? // 大白菜
? ? public class ChineseCabbage : Vegetabel
? ? { ? ? ?
? ? ? ? public override void pourVegetable()
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? Console.WriteLine("倒大白菜進(jìn)鍋中");
? ? ? ? }
? ? }
在上面的實(shí)現(xiàn)中，具體子類中重寫了導(dǎo)入蔬菜種類的方法，因?yàn)檫@個(gè)真是燒菜方法中不同的地方，所以由具體子類去實(shí)現(xiàn)它。

2.3 模板方法模式的類圖

實(shí)現(xiàn)完模板方法模式之后，讓我們看看模板方法的類圖結(jié)構(gòu)，以理清該模式中類之間的關(guān)系，具體類圖如下：

模板方法模式中涉及了兩個(gè)角色：

抽象模板角色（Vegetable扮演這個(gè)角色）：定義了一個(gè)或多個(gè)抽象操作，以便讓子類實(shí)現(xiàn)，這些抽象操作稱為基本操作。
具體模板角色（ChineseCabbage和Spinach扮演這個(gè)角色）：實(shí)現(xiàn)父類所定義的一個(gè)或多個(gè)抽象方法。
三、模板方法模式的優(yōu)缺點(diǎn)

下面讓我們繼續(xù)分析下模板方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)：

實(shí)現(xiàn)了代碼復(fù)用
能夠靈活應(yīng)對(duì)子步驟的變化，符合開放-封閉原則
缺點(diǎn)：因?yàn)橐肓艘粋€(gè)抽象類，如果具體實(shí)現(xiàn)過(guò)多的話，需要用戶或開發(fā)人員需要花更多的時(shí)間去理清類之間的關(guān)系。

附：在.NET中模板方法的應(yīng)用也很多，例如我們?cè)陂_發(fā)自定義的Web控件或WinForm控件時(shí)，我們只需要重寫某個(gè)控件的部分方法。

四、總結(jié)

到這里，模板方法的介紹就結(jié)束了，模板方法模式在抽象類中定義了算法的實(shí)現(xiàn)步驟，將這些步驟的實(shí)現(xiàn)延遲到具體子類中去實(shí)現(xiàn)，從而使所有子

類復(fù)用了父類的代碼，所以模板方法模式是基于繼承的一種實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用的技術(shù)。
========

C++ 模板和 C# 泛型之間的區(qū)別（C# 編程指南）

https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/c6cyy67b(VS.80).aspx
Visual Studio 2005 其他版本?
C# 泛型和 C++ 模板都是用于提供參數(shù)化類型支持的語(yǔ)言功能。然而，這兩者之間存在許多差異。在語(yǔ)法層面上，C# 泛型是實(shí)現(xiàn)參數(shù)化類型的更

簡(jiǎn)單方法，不具有 C++ 模板的復(fù)雜性。此外，C# 并不嘗試提供 C++ 模板所提供的所有功能。在實(shí)現(xiàn)層面，主要區(qū)別在于，C# 泛型類型替換是

在運(yùn)行時(shí)執(zhí)行的，從而為實(shí)例化的對(duì)象保留了泛型類型信息。有關(guān)更多信息，請(qǐng)參見運(yùn)行庫(kù)中的泛型（C# 編程指南）。
以下是 C# 泛型和 C++ 模板之間的主要差異：
C# 泛型未提供與 C++ 模板相同程度的靈活性。例如，盡管在 C# 泛型類中可以調(diào)用用戶定義的運(yùn)算符，但不能調(diào)用算術(shù)運(yùn)算符。
C# 不允許非類型模板參數(shù)，如 template C<int i> {}。
C# 不支持顯式專用化，即特定類型的模板的自定義實(shí)現(xiàn)。
C# 不支持部分專用化：類型參數(shù)子集的自定義實(shí)現(xiàn)。
C# 不允許將類型參數(shù)用作泛型類型的基類。
C# 不允許類型參數(shù)具有默認(rèn)類型。
在 C# 中，盡管構(gòu)造類型可用作泛型，但泛型類型參數(shù)自身不能是泛型。C++ 確實(shí)允許模板參數(shù)。
C++ 允許那些可能并非對(duì)模板中的所有類型參數(shù)都有效的代碼，然后將檢查該代碼中是否有用作類型參數(shù)的特定類型。C# 要求相應(yīng)地編寫類中的

代碼，使之能夠使用任何滿足約束的類型。例如，可以在 C++ 中編寫對(duì)類型參數(shù)的對(duì)象使用算術(shù)運(yùn)算符 + 和 - 的函數(shù)，這會(huì)在使用不支持這些運(yùn)

算符的類型來(lái)實(shí)例化模板時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤。C# 不允許這樣；唯一允許的語(yǔ)言構(gòu)造是那些可從約束推導(dǎo)出來(lái)的構(gòu)造。
請(qǐng)參見
參考
泛型介紹（C# 編程指南）
概念
C# 編程指南
其他資源
Templates
========

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的C# 模板编程相关学习总结的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺(jué)得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。