我主要使用Java,泛型相对较新。我一直读到Java做出了错误的决定,或者。net有更好的实现等等。

那么,c++, c#, Java在泛型上的主要区别是什么?利弊各有哪些?


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Anders Hejlsberg自己在这里描述了“c#、Java和c++中的泛型”的区别。

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关于差异是什么,已经有很多很好的答案,所以让我给出一个稍微不同的角度,并补充为什么。

正如已经解释过的,主要的区别是类型擦除,即Java编译器擦除泛型类型,它们不会出现在生成的字节码中。然而,问题是:为什么会有人这么做呢?这说不通啊!真的是这样吗?

那么,还有什么选择呢?如果你不在语言中实现泛型,你在哪里实现它们呢?答案是:在虚拟机中。这打破了向后兼容性。

另一方面,类型擦除允许混合泛型客户端和非泛型库。换句话说:在Java 5上编译的代码仍然可以部署到Java 1.4。

然而,微软决定打破泛型的向后兼容性。这就是为什么。net泛型比Java泛型“更好”。

当然,孙不是白痴也不是懦夫。他们“退缩”的原因是,当他们引入泛型时,Java明显比。net更古老,更广泛。(它们在两个世界几乎同时被引入。)打破向后兼容性将是一个巨大的痛苦。

换句话说:在Java中,泛型是语言的一部分(这意味着它们只适用于Java,而不是其他语言),在。net中,它们是虚拟机的一部分(这意味着它们适用于所有语言,而不仅仅是c#和Visual Basic.NET)。

Compare this with .NET features like LINQ, lambda expressions, local variable type inference, anonymous types and expression trees: these are all language features. That's why there are subtle differences between VB.NET and C#: if those features were part of the VM, they would be the same in all languages. But the CLR hasn't changed: it's still the same in .NET 3.5 SP1 as it was in .NET 2.0. You can compile a C# program that uses LINQ with the .NET 3.5 compiler and still run it on .NET 2.0, provided that you don't use any .NET 3.5 libraries. That would not work with generics and .NET 1.1, but it would work with Java and Java 1.4.

Java和c#在它们的第一个语言版本之后都引入了泛型。然而,在引入泛型时,核心库的变化方式有所不同。c#的泛型不仅仅是编译器的魔法,因此不可能在不破坏向后兼容性的情况下泛化现有的库类。

例如,在Java中,现有的集合框架是完全泛化的。Java没有集合类的泛型版本和遗留的非泛型版本。在某种程度上,这要干净得多——如果你需要在c#中使用一个集合,那么使用非泛型版本的理由真的很少,但是那些遗留类仍然存在,使环境变得混乱。

另一个显著的区别是Java和c#中的Enum类。Java的Enum有这样一个看起来有点曲折的定义:

//  java.lang.Enum Definition in Java
public abstract class Enum<E extends Enum<E>> implements Comparable<E>, Serializable {

(见Angelika Langer对为什么会这样的解释非常清楚。从本质上讲,这意味着Java可以提供从字符串到Enum值的类型安全访问:

//  Parsing String to Enum in Java
Colour colour = Colour.valueOf("RED");

比较一下c#版本:

//  Parsing String to Enum in C#
Colour colour = (Colour)Enum.Parse(typeof(Colour), "RED");

因为Enum在引入泛型之前就已经存在于c#中,所以如果不改变定义就会破坏现有的代码。因此,像集合一样,它以这种遗留状态保留在核心库中。

维基百科上有很多比较Java/ c#泛型和Java泛型/ c++模板的文章。关于泛型的主要文章似乎有点混乱,但它确实有一些很好的信息。

c++模板实际上比c#和Java模板强大得多,因为它们在编译时进行计算,并支持专门化。这允许模板元编程,并使c++编译器等价于图灵机(即在编译过程中,你可以计算任何可以用图灵机计算的东西)。

我将加入我的声音,试着把事情弄清楚:

c#泛型允许你声明这样的东西。

List<Person> foo = new List<Person>();

然后编译器会阻止你把Person以外的东西放到列表中。 在幕后,c#编译器只是把List<Person>放到。net dll文件中,但是在运行时,JIT编译器会构建一组新的代码,就好像你写了一个专门用来包含人的列表类——类似于ListOfPerson。

这样做的好处是速度很快。没有强制转换或任何其他东西,因为dll包含这是一个List of Person的信息,稍后使用反射查看它的其他代码可以告诉它包含Person对象(因此您可以获得智能感知等等)。

这样做的缺点是旧的c# 1.0和1.1代码(在添加泛型之前)不理解这些新的List<something>,所以您必须手动将它们转换回普通的旧List以与它们互操作。这不是什么大问题,因为c# 2.0二进制代码不向后兼容。这种情况只会发生在你将一些旧的c# 1.0/1.1代码升级到c# 2.0的时候

Java泛型允许您声明类似的内容。

ArrayList<Person> foo = new ArrayList<Person>();

表面上看是一样的,也差不多是一样的。编译器也会阻止你把不是Person的东西放到列表中。

The difference is what happens behind the scenes. Unlike C#, Java does not go and build a special ListOfPerson - it just uses the plain old ArrayList which has always been in Java. When you get things out of the array, the usual Person p = (Person)foo.get(1); casting-dance still has to be done. The compiler is saving you the key-presses, but the speed hit/casting is still incurred just like it always was. When people mention "Type Erasure" this is what they're talking about. The compiler inserts the casts for you, and then 'erases' the fact that it's meant to be a list of Person not just Object

这种方法的好处是,不理解泛型的旧代码不必关心。它仍然和以前一样处理相同的数组列表。这在java世界中更为重要,因为他们希望支持使用带泛型的java 5编译代码,并让它运行在旧的1.4或以前的JVM上,而微软故意决定不去麻烦这些。

缺点是我前面提到的速度问题,也因为没有ListOfPerson伪类或任何类似的东西进入.class文件,稍后查看它的代码(使用反射,或者如果您从另一个集合中将它转换为Object等)无法以任何方式判断它是一个仅包含Person的列表,而不是任何其他数组列表。

c++模板允许你这样声明

std::list<Person>* foo = new std::list<Person>();

它看起来像c#和Java的泛型,它会做你认为它应该做的事情,但在幕后发生了不同的事情。

它与c#泛型最相似的地方在于,它构建了特殊的伪类,而不是像java那样把类型信息扔掉,但这是完全不同的事情。

c#和Java的输出都是为虚拟机设计的。如果你编写了一些包含Person类的代码,在这两种情况下,关于Person类的一些信息都会进入。dll或。class文件中,JVM/CLR将对此做一些事情。

c++生成原始的x86二进制代码。并不是所有的东西都是对象,也没有底层的虚拟机需要知道Person类。没有装箱或拆箱,函数不必属于类或其他任何东西。

正因为如此,c++编译器对你可以使用模板做什么没有任何限制——基本上任何你可以手动编写的代码,你都可以让模板为你编写。 最明显的例子是添加东西:

在c#和Java中,泛型系统需要知道类有哪些方法可用,并需要将这些方法传递给虚拟机。告诉它这一点的唯一方法是硬编码实际的类,或者使用接口。例如:

string addNames<T>( T first, T second ) { return first.Name() + second.Name(); }

这段代码不能用c#或Java编译,因为它不知道类型T实际上提供了一个名为Name()的方法。你必须像这样在c#中告诉它:

interface IHasName{ string Name(); };
string addNames<T>( T first, T second ) where T : IHasName { .... }

然后你必须确保你传递给addNames的东西实现了IHasName接口等等。java语法是不同的(<T扩展IHasName>),但也会遇到同样的问题。

这个问题的“经典”案例是尝试编写一个这样做的函数

string addNames<T>( T first, T second ) { return first + second; }

您不能实际编写这段代码,因为没有办法在接口中声明带有+方法的接口。你失败了。

c++没有这些问题。编译器并不关心将类型传递给任何VM -如果你的两个对象都有. name()函数,它会编译。如果他们不这样做,它就不会。简单。

所以,你有了它:-)