C++的泛型是基於模板(template)技術的。模板本身並不作為獨立的編譯單元,而是在編譯時綁定實際參數類型進行模板實例化,類似與C語言的宏展開,在運行時並不存在獨立的模板類型。模板對泛型參數的約束是基於操作的語法特征的,屬於一種靜態的duck typing機制,十分靈活。
下面的代碼定義了一個泛型Add函數,它對泛型參數T的要求只是支持+運算,並不要求T是某個類的子類,或是實現了某個接口。int, double, std::string等支持+運算符的類型都可以成功匹配T。
//C++
template<typename T>
T Add(const T& t1, const T& t2) {
return t1 + t2;
}
int main() {
int i = Add(1, 2);
double d = Add(1.1, 2.2);
std::string s = Add(std::string("abc"), std::string("def"));
std::cout << i << " " << d << " " << s << std::endl;
return 0;
}
輸出:
>>3 3.3 abcdef
而類似的代碼在C#中卻無法編譯通過:
這是由於C#采用基於reification的泛型機制,泛型類會單獨編譯,並且在運行時存在;因此,C#對於泛型參數的要求更加嚴格,只能通過where關鍵字表達基於繼承關系的約束,無法通過duck typing的方式表達類型約束。與模板相比,這種機制的好處在於可以更好的支持反射和元編程,但其缺點是泛型的表達能力不如模板。幸好C#4.0中引入了動態類型機制,我們可以通過動態類型來實現基於duck typing的泛型參數約束。
//C#
static class Calculator {
public static T Add<T>(T t1, T t2) {
dynamic d1 = t1;
dynamic d2 = t2;
return (T)(d1 + d2);
}
}
public static void Main(string[] args){
int i = Calculator.Add(1, 2);
double d = Calculator.Add(1.1, 2.2);
string s = Calculator.Add("abc", "def");
Console.WriteLine(i + " " + d + " " + s);
}
輸出:
>>3 3.3 abcdef
除了運算符重載,對於普通的方法調用也是適用的。這種方法是一種動態duck typing的泛型參數約束機制,依賴於運行時的方法查找,與模板編譯時的檢查不同,它需要使用者保證傳入的對象符合相應要求。
參考:
wikipedia: Generic Programming
Dynamic Objects in C# 4.0
where (generic type constraint) (C# Reference)