С появлением .NET 2.0 язык программирования C# стал поддерживать новую возможность CTS (Common Type System – общая система типов), названную обобщениями (generics). Упрощенно говоря, обобщения обеспечивают программисту возможность определения "заполнителей" (формально называемых параметрами типа) для аргументов методов и определений типов, которые будут конкретизированы во время вызова обобщенного метода или при создании обобщенного типа.

С целью иллюстрации этой новой возможности языка мы начнем главу с рассмотрения пространства имен System.Collections.Generic. Рассмотрев примеры поддержки обобщений в библиотеках базовых классов, в остальной части этой главы мы попытаемся выяснить, как строить свои собственные обобщения членов, классов, структур, интерфейсов и делегатов.

Чтобы понять, в чем заключаются преимущества использования обобщений, следует выяснить, какие проблемы возникают у программиста без их использования. Вы должны помнить из главы 3, что платформа .NET поддерживает автоматическое преобразование объектов стека и динамической памяти с помощью операций создания объектного образа и восстановления из объектного образа. На первый взгляд, эта возможность кажется не слишком полезной и имеющей, скорее, теоретический, чем практический интерес. Но на самом деле возможность создания объектного образа и восстановления из объектного образа очень полезна тем, что она позволяет интерпретировать все, как System.Object, оставив все заботы о распределении памяти на усмотрение CLR.

Чтобы рассмотреть особенности процесса создания объектного образа, предположим, что мы создали System.Collections.ArrayList для хранения числовых (т.е. размещаемых в стеке) данных. Напомним, что все члены ArrayList обладают прототипами для получения и возвращения типов System.Object. Но вместо того, чтобы заставлять программиста вручную вкладывать размещенное в стеке целое число в соответствующую объектную оболочку, среда выполнения делает это автоматически с помощью операции создания объектного образа.

Чтобы восстановить значение из объекта ArrayList, используя индексатор типа, вы должны превратить размещенный в динамической памяти объект в размещенное в стеке целое число, используя операцию преобразования.

Для представления операции создания объектного образа в терминах CIL компилятор C# использует блок box. Точно так же операция восстановления из объектного образа преобразуется в CIL-блок unbox. Вот соответствующий CIL-код для показанного выше метода Main (этот код можно увидеть с помощью ildasm.exe).

Обратите внимание на то. что перед обращением к ArrayList.Add размещенное в стеке значение System.Int32 преобразуется в объект, чтобы передать требуемый System.Object. Также заметьте, что при чтении из ArrayList с помощью индексатора типа (что отображается в скрытый метод get_Item) объект System.Object восстанавливается в System.Int32 только для того, чтобы снова стать объектным образом при передаче методу Console.WriteLine.

Операции создания объектных образов и восстановления из них значений очень удобны с точки зрении программиста, но такой упрощенный подход при обмене элементами стека и динамической памяти имеет свои специфические проблемы производительности и не гарантирует типовой безопасности. Чтобы понять проблемы производительности, рассмотрим следующие шаги, которые приходится выполнять при создании объектного образа и восстановлении значения обычного целого числа.