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發(fā)布日期：2009.06.01 作者：Anytao
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Tuple，是函數(shù)式編程的概念之一，早見于Elang、F#等動態(tài)語言。不過，我第一次聽說Tuple還早在2005年園子的Ninputer大牛提出在.NET 2.0實(shí)現(xiàn)Tuple的基本想法，我們可以通過以下地址仰慕當(dāng)時的歷史片段：
探討.NET 2.0中Tuple的實(shí)現(xiàn)方法
由此可見，Tuple不是.NET 4.0的創(chuàng)造發(fā)明，但卻是C#趨于函數(shù)式編程概念的必要補(bǔ)充。那么，我們首先來看看，什么是Tuple？

Tuple為何物？

什么是Tuple，在漢語上我們將其翻譯為元組。Tuple的概念源于數(shù)學(xué)概念，表示有序的數(shù)據(jù)集合。在.NET中Tuple被實(shí)現(xiàn)為泛型類型，n-Tuple表示有n個元素的Tuple，集合的元素可以是任何類型，例如定義一個3-Tuple表示Date(Year, Month, Day)時可以定義為：

// Release : code01, 2009/05/29 // Author : Anytao, http://www.anytao.com var date = Tuple.Create<int, int, int>(2009, 5, 29);

通過Tuple.Create<int, int, int>將定義一個Tuple<int, int, int>實(shí)例，該實(shí)例實(shí)現(xiàn)三個數(shù)據(jù)成員：

對于Tuple的具體解析我們隨后分析，當(dāng)下僅了解一個大致。

我們可以有兩個方面的理解，在.NET中關(guān)于Tuple我們有如下的定義：

• 廣義上， Tuple就是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通常情況下，其成員的類型及數(shù)據(jù)是確定的。
• 狹義上，凡是實(shí)現(xiàn)了ITuple接口的類型，都是Tuple的實(shí)例。在.NET 4.0 BCL中，預(yù)定義了8個Tuple類型。例如最簡單的Tuple定義為：

public class Tuple<T1> : IStructuralEquatable, IStructuralComparable, IComparable, ITuple { }

其他所有的Tuple類型都實(shí)現(xiàn)了ITuple接口，該接口被定義為：

interface ITuple {int Size { get; }int GetHashCode(IEqualityComparer comparer);string ToString(StringBuilder sb); }

在該接口中，定義了一個只讀屬性Size、兩個覆寫方法GetHashCode和ToString，實(shí)現(xiàn)該接口的Tuple八大金剛?cè)缦?#xff1a;

public class Tuple<T1> public class Tuple<T1, T2> public class Tuple<T1, T2, T3> public class Tuple<T1, T2, T3, T4> public class Tuple<T1, T2, T3, T4, T5> public class Tuple<T1, T2, T3, T4, T5, T6> public class Tuple<T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7> public class Tuple<T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, TRest>

注：Size屬性、ToString(StringBuilder sb)方法，均被實(shí)現(xiàn)為顯示接口方法，所以只能以接口實(shí)例訪問，不過ITuple本身被定義internal，意味著我們無法在程序中訪問ITuple，何意何解尚不明確。

在下面的定義中，我們將Custom Request封裝為Tuple：

// Release : code02, 2009/05/29 // Author : Anytao, http://www.anytao.com public class MyRequest {public Tuple<string, Uri, DateTime> GetMyRequest(){return Tuple.Create<string, Uri, DateTime>("anytao.com", new Uri("http://anytao.net/"), DateTime.Now);} }

為什么要用Tuple呢？這是個值得權(quán)衡的問題，上述MyRequest類型中通過3-Tuple對需要的Request信息進(jìn)行封裝，我們當(dāng)然也可創(chuàng)建一個新的struct來封裝，兩種方式均可勝任。然則，在實(shí)際的編程實(shí)踐中，很多時候我們需要一種靈活的創(chuàng)建一定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型，很多時候新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)充當(dāng)著“臨時”角色，通過大動干戈新類型完全沒有必要，而Tuple既是為此種體驗(yàn)而設(shè)計的。例如：

• Point {X, Y}，可以表示坐標(biāo)位置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
• Date {Year, Month, Day}，可以表示日期結(jié)構(gòu)；Time {Hour, Minute, Second}，可以表示時間結(jié)構(gòu)；而DateTime {Date, Time}則可以實(shí)現(xiàn)靈活的日期時間結(jié)構(gòu)。
• Request {Name, URL, Result}，可以表示Request的若干信息。
• 。。。，隨需而取。

Tuple inside

為了對Tuple一探究竟，我們使用Reflector工具打開神秘之門，就實(shí)現(xiàn)而言，Tuple類型略顯單薄，并沒有什么“神奇”的設(shè)計，以Tuple<T1, T2>而言，我們可以看到其部分實(shí)現(xiàn)：

[Serializable] public class Tuple<T1, T2> : IStructuralEquatable, IStructuralComparable, IComparable, ITuple {// Fieldsprivate T1 m_Item1;private T2 m_Item2;// Methodspublic Tuple(T1 item1, T2 item2){this.m_Item1 = item1;this.m_Item2 = item2;}string ITuple.ToString(StringBuilder sb){sb.Append(this.m_Item1);sb.Append(", ");sb.Append(this.m_Item2);sb.Append(")");return sb.ToString();}int ITuple.Size{get{return 2;}}// Propertiespublic T1 Item1{get{return this.m_Item1;}}public T2 Item2{get{return this.m_Item2;}}//More and more... }

其他的Tuple類型也大致如此，所以我們易于知曉Item1、Item2、…、ItemN是如何被定義的，同時也納悶Size屬性將何去何從，也打消了我們期望通過foreach來遍歷Tuple元素的可能，未來如何，只有期待。

不過，對于Tuple而言，因?yàn)槠湓財?shù)量的有限性，雖然能夠滿足大部分的需求，當(dāng)時動態(tài)體驗(yàn)是我們越來越期望的編程體驗(yàn)。同時，尤其注意public class Tuple<T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, TRest> 引發(fā)的可能ArgumentException，例如：

// Release : code03, 2009/05/31 // Author : Anytao, http://www.anytao.com var t8 = Tuple.Create<int, int, int, int, int, int, int, int>(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8); Console.WriteLine(t8.Rest);

將引發(fā)異常：

Unhandled Exception: System.ArgumentException: The last element of an eight element tuple must be a Tuple.

提示我們最后的TRest應(yīng)該為Tuple，所以修改程序?yàn)?#xff1a;

// Release : code04, 2009/05/31 // Author : Anytao, http://www.anytao.com var trest = Tuple.Create<int>(8); var t8 = Tuple.Create<int, int, int, int, int, int, int, Tuple<int>>(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, trest); Console.WriteLine(t8.Rest);

則沒有任何問題，究其原因我們很容易從Tuple<T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, TRest>構(gòu)造方法中找到答案：

public Tuple(T1 item1, T2 item2, T3 item3, T4 item4, T5 item5, T6 item6, T7 item7, TRest rest) {if (!(rest is ITuple)){throw new ArgumentException(Environment.GetResourceString("ArgumentException_TupleLastArgumentNotATuple"));}this.m_Item1 = item1;this.m_Item2 = item2;this.m_Item3 = item3;this.m_Item4 = item4;this.m_Item5 = item5;this.m_Item6 = item6;this.m_Item7 = item7;this.m_Rest = rest; }

TRest類型參數(shù)必須被實(shí)現(xiàn)為ITuple，否則引發(fā)異常。TRest在某種程度上為元素的擴(kuò)展帶來點(diǎn)方便，但是我仔細(xì)想來，總覺此處TRest的設(shè)計有點(diǎn)多此一舉，既然是類型參數(shù)，T1、T2、…、TN其實(shí)均可為ITuple實(shí)例，何必非拘泥于最后一個。

優(yōu)略之間

當(dāng)前，.NET 4.0預(yù)定義的Tuple類型僅有8個，所以我們應(yīng)考慮對于Tuple提供適度擴(kuò)展的可能， 然而遺憾的是ITuple類型被實(shí)現(xiàn)為internal，所以我們無法繼承ITuple，只好自定義類似的實(shí)現(xiàn)：

優(yōu)勢所在：

• 為方法實(shí)現(xiàn)多個返回值體驗(yàn)，這是顯然的，Tuple元素都可以作為返回值。
• 靈活的構(gòu)建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，符合隨要隨到的公仆精神。
• 強(qiáng)類型。

不足總結(jié)：

• 當(dāng)前Tuple類型的成員被實(shí)現(xiàn)為確定值，目前而言，還沒有動態(tài)決議成員數(shù)量的機(jī)制，如果你有可以告訴我:-)
• public class Tuple<T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, TRest>，可能引發(fā)ArgumentException。

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參考文獻(xiàn)

• 探討.NET 2.0中Tuple的實(shí)現(xiàn)方法
• Tuple, a new type on .Net 4.0
• Functional .NET 4.0 - Tuples and Zip

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的[你必须知道的.NET]第三十二回，，深入.NET 4.0之，Tuple一二的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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