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Максим Фисман
Asked:2022-07-27 03:23:42 +0000 UTC2022-07-27 03:23:42 +0000 UTC

将泛化限制为任何数字数据类型

  • 772

在 C# 中是否可以将函数泛型限制为数字？例如，我想创建一个 Bounds 结构来保存某物的最小和最大边界。限制只能是数字，但可以是 and int, and float, and double, 等等。

我有想法通过结构泛型来实现这一点，并将该泛型限制为仅给定的类型，如下所示：

struct Bounds<T> where T: int, float, double {
    T Min, Max;
    // Далее можно будет, например реализовать метод проверки числа в границах:
    bool isInBounds (T num)
        => num >= Min && num <= Max;
}

但是，这样的实现会引发错误："int" не является допустимым ограничением. 似乎结构泛化根本不能成为约束！
如果没有，怎么可能引入这样的限制？
如果是这样，除了做这样的事情之外，是否有更漂亮的方法来引入类似的约束：

public struct Bounds <T> {
    T Min, Max;

    public Bounds<T> (T min, T max) {
        if (typeof(T) == typeof(int) || typeof(T) == typeof(float) || ...) {
            Min = min;
            ...
        }
        else 
            throw new Exception(...);
    }
}
c#

1 个回答

  1. Best Answer

    这取决于您要支持哪种操作。

    目前，还没有完全支持这样的接口INumeric，因为没有什么东西可以填充这个接口：在 C# 中，还没有对这样的运算符+或<接口中的运算符的支持。然而，这方面的工作正在进行中，随着语言的发展，这样的机会将会出现。这里[1]、[2]的工作正朝着这个方向进行，到目前为止，还只是在设计和理解它的外观方面。

    当出现这样的接口时INumeric，可以将其作为通用约束，同时进行加法、比较等操作。

    您原则上可以将运行时检查移动到静态构造函数中：

    struct Bounds<T>
{
    static Bounds()
    {
        if (typeof(T) != typeof(int) &&
            typeof(T) != typeof(double) &&
            typeof(T) != typeof(float))
           throw new NotSupportedException(
                    "Bounds<> can be instantiated only with types int, double, float");
    }
}

    那么每次实例化都不会花费时间Bounds<T>。

    如果您只需要一些功能并且并不真正关心漂亮的语法，您可能会考虑手动实现它，但效率可能会受到影响。这里有些例子：

    根据名称Bounds，正如评论中正确建议的那样，只有一个可能对您来说就足够了IComparable<T>。在这种情况下，限制为数字类型没有多大意义，你可以写

    struct Bounds<T> where T : IComparable<T>
{
    T Min, Max;
    static Comparer<T> comparer = Comparer<T>.Default; // использует IComparable<T>

    bool isInBounds (T num)
        => comparer.Compare(num, Min) >= 0 && comparer.Compare(num, Max) <= 0;
}

    如果您需要更高级的操作，您可以使用前面提到的答案中的代码，或者从 Genumerics nuget包中获取现成的实现：

    using Genumerics;

struct Bounds<T>
{
    T Min, Max;
    public static Bounds<T> FromMidpointAndHalfWidth(T midpoint, T halfwidth)
    {
        if (Number.LessThan(halfwidth, Number.Zero<T>()))
            throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(halfwidth),
                                                  "Width should be not negative");
        return new Bounds<T>()
        {
            Min = Number.Subtract(midpoint, halfwidth),
            Max = Number.Add(midpoint, halfwidth)
        };
    }

    public bool IsInBounds(T num) =>
        Number.GreaterThanOrEqual(num, Min) && Number.LessThanOrEqual(num, Max);
}
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