用dynamic增強C#泛型表達力

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，而是在編譯時間綁定實際參數類型進行模板執行個體化，類似於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文法特徵的，屬於一種靜態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的要求只是支援+運算，並不要求T是某個類的子類，或是實現了某個介面。int, double, std::string等支援+運算子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#採用基於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係的約束，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援反射和元編程，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

 

除了運算子多載，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尋找，與模板編譯時間的檢查不同，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)