C#中的C++样式模板,可能以任何方式？

Question

我希望每种基本类型都有2d矢量类.

现在,为了确保最佳的运行时性能并能够使用许多实用程序函数,我需要为每个基元(Vector2Int,Vector2Float,Vector2Long等)提供单独的类.

这只是很多复制粘贴,如果我必须做出改变,我必须记住在每个类和每个实用功能中都要做.

有什么东西可以让我写一些像C++模板(或者有什么方法可以创建它)？

我创建了一个小概念来向您展示这将如何工作:

// compile is a keyword I just invented for compile-time generics/templates

class Vector2<T> compile T : int, float, double, long, string
{
    public T X { get; set; }
    public T Y { get; set; }

    public T GetLength() 
    {
        return Math.Sqrt(Math.Pow(X, 2) + Math.Pow(Y, 2));
    }
}

// during compilation, code will be automatically generated
// as if someone manually replaced T with the types specified after "compile T : "
/*
    VALID EXAMPLE (no compilation errors):

    autogenerated class Vector2<int>
    {
        public int X { get; set; }
        public int Y { get; set; }

        public int GetLength() 
        {
            return Math.Sqrt(Math.Pow(X, 2) + Math.Pow(Y, 2));
        }
    }



    UNVALID EXAMPLE (build failed, compilation errors):

    autogenerated class Vector2<string>
    {
        public string { get; set; } // ok
        public string { get; set; } // ok

        public string GetLength() 
        {
            return Math.Sqrt(Math.Pow(X, 2) + Math.Pow(Y, 2)); // error! string cannot be used with Math.Pow()
                                             // and Math.Sqrt doesn't accept string type
        }
    }
*/

是否有一些聪明的方法来实现这一点,或者这完全不可能？

---

很抱歉不太清楚,但让我解释一下问题所在.

考虑使用普通的C#泛型.GetLength()方法不会编译,因为我想要使用的所有类型(int,float,double,long)都需要共享Math.Pow()应该接受的接口作为参数.

字面上用类型名称替换"T"标记可以解决这个问题,提高灵活性,达到手写代码性能并加快开发速度.

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我创建了自己的模板生成器,通过编写C#代码生成C#代码:) http://www.youtube.com/watch?v=Uz868MuVvTY

Answer 1

不幸的是,C#中的泛型与C++中的模板非常不同.为了实现这一点,对于不同的类型,IArithmetic必须存在共享接口(例如)(已经被高度请求但未实现)*,并且现在不在框架中.

这可以通过代码生成和T4模板来完成,但是它需要基于共享的"模板"为每种类型生成代码.

*注意:连接请求似乎被阻止,至少是暂时的.

Answer 2

这个问题的两个解决方案:

1. 制作一个抽象类或接口计算器[t]并为您关心的类型实现它.将计算器的实例传递给向量类,以便它们可以使用它来进行数学运算.

2. 使用表达式树,实际上就可以创建一个静态类计算器[T]有像加,战俘等在静态构造方法,你可以编译动态表情和具有静态方法调用这些编译lambda表达式.使用这种方法,您不必为每种类型实现计算器或传递它(因为它的静态).

例如:

public static class Calculator<T> {

   public static readonly Func<T, T, T> Add;
   public static readonly Func<T, T, T> Pow;

   static Calculator() {
       var p1 = Expression.Parameter(typeof(T));
       var p2 = Expression.Parameter(typeof(T));
       var addLambda = Expression.Lambda<Func<T, T, T>>(Expression.Add(p1, p2), p1, p2);
       Add = addLambda.Compile();

       // looks like the only Pow method on Math works for doubles
       var powMethod = typeof(Math).GetMethod("Pow", BindingFlags.Static | BindingFlags.Public);
       var powLambda = Expression.Lambda<Func<T, T, T>>(
           Expression.Convert(
               Expression.Call(
                   powMethod,
                   Expression.Convert(p1, typeof(double)),
                   Expression.Convert(p2, typeof(double)),
               ),
               typeof(T)
           ),
           p1,
           p2
       );
       Pow = powLambda.Compile();
   }
}

// and then in your class

T a, b;
var sum = Calculator<T>.Add(a, b);
var pow = Calculator<T>.Pow(a, b);