Обобщенное программирование

Обобщенное программирование
парадигма программирования, заключающаяся в таком описании данных и алгоритмов, которое можно применять к различным типам данных, не меняя само это описание.
Основана на использовании абстрактных описаний требований (расширении понятия абстрактного типа данных)

Обобщенное программирование
Вместо описания отдельного типа применяется описание семейства типов, имеющих общий интерфейс и семантическое поведение. Набор требований, описывающий интерфейс и семантическое поведение, называется концепцией
Тип моделирует концепцию (является моделью концепции), если он удовлетворяет её требованиям

Этапы решения задачи
Найти полезный и эффективный алгоритм
Определить обобщённое представление (параметризовать алгоритм, минимизировав требования к обрабатываемым данным)
Описать набор (минимальных) требований, удовлетворяя которые всё ещё можно получить эффективные алгоритмы
Создать каркас на основе классифицированных требований

Реализация в языках программирования

Обобщения в C#

Альтернативные варианты
Различные варианты одного и того же алгоритма (перегрузка методов)
Использование базового класса (в пределе – object) с явным приведением типов
Обобщения: единое решение, не зависящее от конкретного типа данных, применяемое к обработке данных разных типов

Понятие обобщения
Обобщение – параметризированный тип
Обобщения позволяют создавать классы, структуры, интерфейсы, методы и делегаты для обработки разнотипных данных с соблюдением типовой безопасности
Класс, структура, интерфейс, метод или делегат, оперирующий параметризированным типом данных, называется обобщенным

Простой пример
class Gen
{
Т ob;
public Gen(T о) { ob = о; }
public T GetOb() { return ob; }
public void ShowType() { Console.WriteLine("Тип Т:" + typeof(T)); }
}
…
static void Main() {
Gen
iOb = new Gen
(102);
iOb.ShowType();
int v = iOb.GetOb() ; Console.WriteLine("Значение: " + v) ;
Gen
strOb = new Gen
("Это строка");
strOb.ShowType();
string s = strOb.GetOb(); Console.WriteLine("Значение: " + s);
}

Необобщенный аналог
class NonGen {
object ob;
public NonGen(object о) { ob = о; }
public object GetOb() { return ob; }
public void ShowType() { Console.WriteLine("Тип Т:" + ob.GetType()); }
}
…
static void Main() {
NonGen iOb = new NonGen(102);
iOb.ShowType();
int v = (int) iOb.GetOb(); Console.WriteLine("Значение: " + v) ;
NonGen strOb = new NonGen("Это строка");
strOb.ShowType();
string s = (string) strOb.GetOb(); Console.WriteLine("Значение: " + s);}
iOb = strOb; //логическая ошибка!

Терминология
Gen
– закрыто сконструированный тип
Gen
– открыто сконструированный тип
int – закрытый тип
T – открытый тип (включает параметр)
Если все аргументы типа – закрытые, то такой тип – закрыто сконструированный; если хотя бы 1 открытый – открыто сконструированный

Общий синтаксис
Объявление обобщенного класса:
class имя_класса<список_параметров_типа> {
Объявление объекта (ссылки на обобщенный класс):
имя_класса<список_аргументов_типа> имя_переменной = new имя_класса<список_аргументов_типа> (аргументы_конструктора);

Ограниченные типы: ограничение на базовый класс
class A {
public void Hello () { Console.WriteLine("Hello"); } }
class В : А { }
class С { }
class Test
where T : А
{ Т obj ;
public Test(T о) { obj = о; }
public void SayHello() { obj.Hello (); }
}
…
static void Main() {
A a = new A(); В b = new B(); С с = new C();
Test
t1 = new Test
(a); t1.SayHello();
Test
t2 = new Test
(b); t2.SayHello();
// Test
t3 = new Test
(c); t3.SayHello(); // Ошибка!
}

Ограниченные типы: другие ограничения
Ограничение на интерфейс
class имя
where T : имя_интерфейса
Ограничение на конструктор new() – позволяет получать экземпляр объекта обобщенного типа
class имя
where T : new()
Ограничения ссылочного типа и типа значения
class имя
where T : struct
class имя
where T : class

Абстрактные типы данных
- это тип данных, который предоставляет для работы с элементами этого типа определённый набор функций, а также возможность создавать элементы этого типа при помощи специальных функций
Список
Стек
Очередь
Ассоциативный массив

Обобщенные коллекции в C#
Dictionary
HashSet
LinkedList
List
Queue
SortedSet
Stack
…