Generics (Klassen & Methoden)

Teil des Abschnitts Objektorientierte Programmierung der C#-Journey von Coddy. Lektion 42 von 70.

Generics ermöglichen es dir, Klassen und Methoden zu schreiben, die mit jedem Datentyp funktionieren und dabei die Typsicherheit gewährleisten. Statt separate Klassen für IntList, StringList und DoubleList zu schreiben, schreibst du eine generische Klasse, die sie alle verarbeitet.

Eine generische Klasse verwendet einen Typparameter, der üblicherweise T heißt und in spitze Klammern eingeschlossen ist:

public class Box<T>
{
    private T content;
    
    public void Store(T item) => content = item;
    public T Retrieve() => content;
}

// Verwendung mit verschiedenen Typen
Box<int> intBox = new Box<int>();
intBox.Store(42);

Box<string> stringBox = new Box<string>();
stringBox.Store("Hello");

Wenn du Box<int> erstellst, ersetzt der Compiler jedes T durch int. Dadurch wird die Typprüfung zur Kompilierzeit ermöglicht – du kannst nicht versehentlich eine Zeichenfolge in einer int-Box speichern.

Generische Methoden funktionieren ähnlich und ermöglichen es einer einzelnen Methode, mit verschiedenen Typen zu arbeiten:

public static void Swap<T>(ref T a, ref T b)
{
    T temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

int x = 1, y = 2;
Swap(ref x, ref y);  // x=2, y=1

Der Compiler leitet den Typ aus den Argumenten ab, du musst also Swap<int> nicht ausdrücklich schreiben. Generics bilden die Grundlage für Sammlungen wie List<T> und Dictionary<TKey, TValue> und ermöglichen wiederverwendbaren, typsicheren Code.

Aufgabe

Einfach

Erstellen wir ein generisches Storage<T>-System, das Elemente beliebigen Typs aufnehmen und verwalten kann. Du erstellst eine wiederverwendbare Containerklasse, die die Leistungsfähigkeit von Generics demonstriert – einmal schreiben und mit Ganzzahlen, Zeichenfolgen oder jedem anderen Typ verwenden!

Du organisierst deinen Code auf zwei Dateien:

Storage.cs: Erstelle eine generische Klasse Storage<T> im Namespace DataStorage. Dein Speichercontainer sollte:
- Ein privates Array vom Typ T zum Speichern der Elemente und eine Count-Eigenschaft haben, die nachverfolgt, wie viele Elemente gespeichert sind
- Im Konstruktor eine Kapazität entgegennehmen, um das interne Array zu initialisieren
- Eine Add(T item)-Methode haben, die ein Element hinzufügt, wenn Platz vorhanden ist
- Eine Get(int index)-Methode haben, die das Element am angegebenen Index zurückgibt
- Eine GetAll()-Methode haben, die alle gespeicherten Elemente, verbunden durch ", ", zurückgibt
Program.cs: Zeige in deiner Hauptdatei, wie deine generische Klasse mit zwei verschiedenen Typen funktioniert. Erstelle ein Storage<int> und ein Storage<string>, füge jedem Elemente hinzu und zeige, dass dieselbe Klasse nahtlos mit beiden Typen funktioniert.

Du erhältst vier Eingaben:

Erste zu speichernde Ganzzahl
Zweite zu speichernde Ganzzahl
Erste zu speichernde Zeichenfolge
Zweite zu speichernde Zeichenfolge

Erstelle einen Ganzzahl-Speicher mit einer Kapazität von 5 und einen Zeichenfolgen-Speicher mit einer Kapazität von 5. Füge die beiden Ganzzahlen zum Ganzzahl-Speicher und die beiden Zeichenfolgen zum Zeichenfolgen-Speicher hinzu.

Gib die Ausgabe in diesem Format aus:

Int storage: {GetAll()}
Int count: {Count}
First int: {Get(0)}
String storage: {GetAll()}
String count: {Count}
First string: {Get(0)}

Wenn die Eingaben beispielsweise 42, 100, Hello und World sind, sollte die Ausgabe wie folgt aussehen:

Int storage: 42, 100
Int count: 2
First int: 42
String storage: Hello, World
String count: 2
First string: Hello

Beachte, dass du die Klasse Storage<T> einmal schreibst, sie aber sowohl mit int als auch mit string einwandfrei funktioniert – das ist die Magie von Generics! Der Compiler gewährleistet die Typsicherheit, sodass du nicht versehentlich eine Zeichenfolge zu deinem Ganzzahl-Speicher hinzufügen kannst.

Probier es selbst

using System;
using DataStorage;

class Program
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        // Eingaben einlesen
        int num1 = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
        int num2 = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
        string str1 = Console.ReadLine();
        string str2 = Console.ReadLine();

        // TODO: Einen Storage<int> mit Kapazität 5 erstellen
        
        // TODO: Die beiden Ganzzahlen zum Ganzzahlspeicher hinzufügen
        
        // TODO: Einen Storage<string> mit Kapazität 5 erstellen
        
        // TODO: Die beiden Zeichenfolgen zum Zeichenfolgenspeicher hinzufügen
        
        // TODO: Die Ausgabe im erforderlichen Format ausgeben
        // Int storage: {GetAll()}
        // Int-Anzahl: {Count}
        // Erster int: {Get(0)}
        // String storage: {GetAll()}
        // String count: {Count}
        // First string: {Get(0)}
    }
}