富山合同勉強会2015 ジェネリクス談義 C#編

ジェネリクス談義 C#編
富山合同勉強会 .NET & Java 2015.1.31

自己紹介
 猪股健太郎 (@matarillo)
 東京の某SI会社で(Javaと).NETの仕事
 プログラマー現役続行中
 「Windowsも*nixも両方やればいい！」
 猫、うさぎ、酒、料理、音楽

C# と Java のジェネリクスの違い
 ランタイムがフルサポート
 Javaは型消去(type erasure)
 値型サポート（ボックス化なし）
 Javaはプリミティブ型を型引数に指定できない
 配列はジェネリックコレクション
 Javaの配列はジェネリックではない
 変性（共変・反変）を型の定義時に指定する
 Javaでは型の利用時にワイルドカードで指定する

ランタイムがフルサポート
 コンパイル時にできることはすべて
実行時（＝リフレクション）でもできる
実行時にできることはおおむね
コンパイル時でもできる
 実行時にキャストが発生しないので、
パフォーマンスが（ちょっと）良い

 例:T型の型情報を取れる
class A
{
public Type GetType<T>()
{
return typeof(T);
}
}
Javaで言うなら
T.class

 例:T型の配列をインスタンス化できる
class A
{
public T[] ToArray<T>(T x, T y, T z)
{
return new T[] { x, y, z };
}
}

 Javaではできることができない例: ワイルドカード
class A<T> { }
class B
{
void M()
{
A<string> a1 = new A<string>();
A<Exception> a2 = new A<Exception>();
List<object> list = new List<object>();
list.Add(a1);
list.Add(a2);
}
}
Javaなら
A<?>と書ける

 誤解の例：「Javaは型消去だからこれが不可能」
class Utility
{
public static T Create<T>(Dictionary<string, object> map)
where T : new()
{
T obj = new T();
Type objType = typeof(T);
foreach(PropertyInfo prop in objType.GetProperties())
{
Type propType = prop.PropertyType;
// propTypeをインスタンス化してobjのプロパティに設定
}
return obj;
}
}

値型サポート（ボックス化なし）
 ボックス化が発生しないので
パフォーマンスが（ちょっと）良い
class A
{
void M()
{
IList<int> list = new MyArrayList<int>();
list.Add(123);
int head = list[0];
}
}
class MyArrayList<T> : IList<T>
{
T[] array;
}
intが使える
実行時はint配列に
なる

配列はジェネリックコレクション
 配列を特別扱いすることが（すこし）減る
 配列にもLINQ（≒Java8のStreamAPI）が使える
int[] array = new int[] { 0, 1, 2, 3 };
ICollection<int> col = array;
int[] array = new int[] { 0, 1, 2, 3 };
string str = array
.Where(x => x % 2 == 0)
.Skip(1)
.Select(x => x.ToString())
.First();

変性を型の定義時に指定する
 変性（共変、反変、不変）
 JavaもC#も、配列は共変
 ※なお、Javaには
「共変戻り値」
というものもある
string[] array1 = new string[] { "a", "b" };
object[] array2 = array1;
object first = array2[0];
stringの配列型は
objectの配列型と
互換性がある
（取り出す時にアップキャスト
しても安全）

 C#の読み取り専用コレクションは共変
IReadOnlyList<string> list1 =
new List<string> { "a", "b" }.AsReadOnly();
IReadOnlyList<object> list2 = list1;
object first = list2[0];
IReadOnlyList<string>型は
IReadOnlyList<object>型と
互換性がある
（取り出す時にアップキャストしても安全）
public interface IReadOnlyList<out T>

 C#のソート用順序比較クラスは反変
IComparer<object> cp1 = Comparer<object>.Default;
IComparer<string> cp2 = cp1;
Console.WriteLine(cp2.Compare("ac", "ab"));
IComparer<object>型は
IComparer<string>型と
互換性がある
（受け取る時にアップキャストしても安全）
public interface IComparer<in T>

 Javaの変性は型の利用時（変数の定義時）に指定
// B extends A とする
public static void Foo(ArrayList<? extends A> list) {
A item = list.get(0);
//list.add(new A());
}
public static void Bar(ArrayList<? super B> list) {
//B item = list.get(0);
list.add(new B());
} ArrayList<A>型は
受け取り専用ArrayList<? super B>型と互換性がある
（受け取る時にアップキャストしても安全）
ArrayList<B>型は
読み取り専用ArrayList<? extends A>型と互換性がある
（取り出す時にアップキャストしても安全）

C# と Java のジェネリクスの共通点
 型制約
 ある型Tの実体に対して何らかの処理を適用したい
 何らかの処理を「安全」に適用するには
その型がどういうものか、前提知識が必要
 型の前提知識＝型制約
 C#もJavaも、型Tに処理Mを適用できるかどうか
判断する方法は、型階層のみ
（型Aが型Bから派生しているかどうかを制約とする）

まとめ
 細かな違いはあるが、
型システムを俯瞰すると、実はそんなに違わない
 C# の戦略（だと私が想像するもの）
 Windowsネイティブ（C/C++）との相互運用性重視
⇒値型の重視、パフォーマンス重視
 他の.NET言語（VB.NET)との相互運用性重視
⇒ランタイムとの同調、
ランタイムがサポートしない機能を含めない
 ランタイムとフレームワークとの一貫性
⇒ランタイムを更新するときはF/Wも更新される？

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