Depuis un certain temps, je réfléchis aux contraintes de quasi-temps de compilation, c'est donc une opportunité parfaite pour lancer le concept.
L'idée de base est que si vous ne pouvez pas effectuer une vérification de compilation, vous devez le faire le plus tôt possible, c'est-à-dire au moment où l'application démarre. Si toutes les vérifications sont correctes, l'application s'exécutera; si une vérification échoue, l'application échouera instantanément.
Comportement
Le meilleur résultat possible est que notre programme ne compile pas si les contraintes ne sont pas satisfaites. Malheureusement, ce n'est pas possible dans l'implémentation actuelle de C #.
La meilleure chose suivante est que le programme plante au moment où il a démarré.
La dernière option est que le programme plante au moment où le code est frappé. Il s'agit du comportement par défaut de .NET. Pour moi, c'est totalement inacceptable.
Pré-requis
Nous avons besoin d'un mécanisme de contrainte, donc faute de mieux ... utilisons un attribut. L'attribut sera présent au-dessus d'une contrainte générique pour vérifier s'il correspond à nos conditions. Si ce n'est pas le cas, nous donnons une vilaine erreur.
Cela nous permet de faire des choses comme ça dans notre code:
public class Clas<[IsInterface] T> where T : class
(J'ai gardé where T:classici, car je préfère toujours les contrôles à la compilation aux contrôles à l'exécution)
Donc, cela ne nous laisse qu'un seul problème, qui consiste à vérifier si tous les types que nous utilisons correspondent à la contrainte. À quel point cela peut-il être dur?
Brisons-le
Les types génériques sont toujours soit sur une classe (/ struct / interface), soit sur une méthode.
Le déclenchement d'une contrainte vous oblige à effectuer l'une des opérations suivantes:
- À la compilation, lors de l'utilisation d'un type dans un type (héritage, contrainte générique, membre de classe)
- À la compilation, lors de l'utilisation d'un type dans le corps d'une méthode
- Au moment de l'exécution, lors de l'utilisation de la réflexion pour construire quelque chose basé sur la classe de base générique.
- Exécution, lors de l'utilisation de la réflexion pour construire quelque chose basé sur RTTI.
À ce stade, je tiens à préciser que vous devez toujours éviter de faire (4) dans tout programme IMO. Quoi qu'il en soit, ces contrôles ne le soutiendront pas, car cela signifierait effectivement résoudre le problème en suspens.
Cas 1: utilisation d'un type
Exemple:
public class TestClass : SomeClass<IMyInterface> { ... }
Exemple 2:
public class TestClass
{
SomeClass<IMyInterface> myMember; // or a property, method, etc.
}
Fondamentalement, cela implique l'analyse de tous les types, l'héritage, les membres, les paramètres, etc., etc., etc. Si un type est un type générique et a une contrainte, nous vérifions la contrainte; s'il s'agit d'un tableau, nous vérifions le type d'élément.
À ce stade, je dois ajouter que cela cassera le fait que par défaut .NET charge les types «paresseux». En analysant tous les types, nous forçons le runtime .NET à tous les charger. Pour la plupart des programmes, cela ne devrait pas être un problème; quand même, si vous utilisez des initialiseurs statiques dans votre code, vous pourriez rencontrer des problèmes avec cette approche ... Cela dit, je ne conseillerais à personne de le faire de toute façon (sauf pour des choses comme celle-ci :-), donc cela ne devrait pas donner vous beaucoup de problèmes.
Cas 2: utilisation d'un type dans une méthode
Exemple:
void Test() {
new SomeClass<ISomeInterface>();
}
Pour vérifier cela, nous n'avons qu'une seule option: décompiler la classe, vérifier tous les jetons membres qui sont utilisés et si l'un d'entre eux est de type générique - vérifier les arguments.
Cas 3: Réflexion, construction générique d'exécution
Exemple:
typeof(CtorTest<>).MakeGenericType(typeof(IMyInterface))
Je suppose qu'il est théoriquement possible de vérifier cela avec des astuces similaires à celles du cas (2), mais sa mise en œuvre est beaucoup plus difficile (vous devez vérifier si elle MakeGenericTypeest appelée dans un chemin de code). Je n'entrerai pas dans les détails ici ...
Cas 4: Réflexion, RTTI d'exécution
Exemple:
Type t = Type.GetType("CtorTest`1[IMyInterface]");
C'est le pire des cas et comme je l'ai expliqué avant généralement une mauvaise idée à mon humble avis. Quoi qu'il en soit, il n'y a aucun moyen pratique de comprendre cela à l'aide de chèques.
Tester le lot
Créer un programme qui teste les cas (1) et (2) se traduira par quelque chose comme ceci:
[AttributeUsage(AttributeTargets.GenericParameter)]
public class IsInterface : ConstraintAttribute
{
public override bool Check(Type genericType)
{
return genericType.IsInterface;
}
public override string ToString()
{
return "Generic type is not an interface";
}
}
public abstract class ConstraintAttribute : Attribute
{
public ConstraintAttribute() {}
public abstract bool Check(Type generic);
}
internal class BigEndianByteReader
{
public BigEndianByteReader(byte[] data)
{
this.data = data;
this.position = 0;
}
private byte[] data;
private int position;
public int Position
{
get { return position; }
}
public bool Eof
{
get { return position >= data.Length; }
}
public sbyte ReadSByte()
{
return (sbyte)data[position++];
}
public byte ReadByte()
{
return (byte)data[position++];
}
public int ReadInt16()
{
return ((data[position++] | (data[position++] << 8)));
}
public ushort ReadUInt16()
{
return (ushort)((data[position++] | (data[position++] << 8)));
}
public int ReadInt32()
{
return (((data[position++] | (data[position++] << 8)) | (data[position++] << 0x10)) | (data[position++] << 0x18));
}
public ulong ReadInt64()
{
return (ulong)(((data[position++] | (data[position++] << 8)) | (data[position++] << 0x10)) | (data[position++] << 0x18) |
(data[position++] << 0x20) | (data[position++] << 0x28) | (data[position++] << 0x30) | (data[position++] << 0x38));
}
public double ReadDouble()
{
var result = BitConverter.ToDouble(data, position);
position += 8;
return result;
}
public float ReadSingle()
{
var result = BitConverter.ToSingle(data, position);
position += 4;
return result;
}
}
internal class ILDecompiler
{
static ILDecompiler()
{
// Initialize our cheat tables
singleByteOpcodes = new OpCode[0x100];
multiByteOpcodes = new OpCode[0x100];
FieldInfo[] infoArray1 = typeof(OpCodes).GetFields();
for (int num1 = 0; num1 < infoArray1.Length; num1++)
{
FieldInfo info1 = infoArray1[num1];
if (info1.FieldType == typeof(OpCode))
{
OpCode code1 = (OpCode)info1.GetValue(null);
ushort num2 = (ushort)code1.Value;
if (num2 < 0x100)
{
singleByteOpcodes[(int)num2] = code1;
}
else
{
if ((num2 & 0xff00) != 0xfe00)
{
throw new Exception("Invalid opcode: " + num2.ToString());
}
multiByteOpcodes[num2 & 0xff] = code1;
}
}
}
}
private ILDecompiler() { }
private static OpCode[] singleByteOpcodes;
private static OpCode[] multiByteOpcodes;
public static IEnumerable<ILInstruction> Decompile(MethodBase mi, byte[] ildata)
{
Module module = mi.Module;
BigEndianByteReader reader = new BigEndianByteReader(ildata);
while (!reader.Eof)
{
OpCode code = OpCodes.Nop;
int offset = reader.Position;
ushort b = reader.ReadByte();
if (b != 0xfe)
{
code = singleByteOpcodes[b];
}
else
{
b = reader.ReadByte();
code = multiByteOpcodes[b];
b |= (ushort)(0xfe00);
}
object operand = null;
switch (code.OperandType)
{
case OperandType.InlineBrTarget:
operand = reader.ReadInt32() + reader.Position;
break;
case OperandType.InlineField:
if (mi is ConstructorInfo)
{
operand = module.ResolveField(reader.ReadInt32(), mi.DeclaringType.GetGenericArguments(), Type.EmptyTypes);
}
else
{
operand = module.ResolveField(reader.ReadInt32(), mi.DeclaringType.GetGenericArguments(), mi.GetGenericArguments());
}
break;
case OperandType.InlineI:
operand = reader.ReadInt32();
break;
case OperandType.InlineI8:
operand = reader.ReadInt64();
break;
case OperandType.InlineMethod:
try
{
if (mi is ConstructorInfo)
{
operand = module.ResolveMember(reader.ReadInt32(), mi.DeclaringType.GetGenericArguments(), Type.EmptyTypes);
}
else
{
operand = module.ResolveMember(reader.ReadInt32(), mi.DeclaringType.GetGenericArguments(), mi.GetGenericArguments());
}
}
catch
{
operand = null;
}
break;
case OperandType.InlineNone:
break;
case OperandType.InlineR:
operand = reader.ReadDouble();
break;
case OperandType.InlineSig:
operand = module.ResolveSignature(reader.ReadInt32());
break;
case OperandType.InlineString:
operand = module.ResolveString(reader.ReadInt32());
break;
case OperandType.InlineSwitch:
int count = reader.ReadInt32();
int[] targetOffsets = new int[count];
for (int i = 0; i < count; ++i)
{
targetOffsets[i] = reader.ReadInt32();
}
int pos = reader.Position;
for (int i = 0; i < count; ++i)
{
targetOffsets[i] += pos;
}
operand = targetOffsets;
break;
case OperandType.InlineTok:
case OperandType.InlineType:
try
{
if (mi is ConstructorInfo)
{
operand = module.ResolveMember(reader.ReadInt32(), mi.DeclaringType.GetGenericArguments(), Type.EmptyTypes);
}
else
{
operand = module.ResolveMember(reader.ReadInt32(), mi.DeclaringType.GetGenericArguments(), mi.GetGenericArguments());
}
}
catch
{
operand = null;
}
break;
case OperandType.InlineVar:
operand = reader.ReadUInt16();
break;
case OperandType.ShortInlineBrTarget:
operand = reader.ReadSByte() + reader.Position;
break;
case OperandType.ShortInlineI:
operand = reader.ReadSByte();
break;
case OperandType.ShortInlineR:
operand = reader.ReadSingle();
break;
case OperandType.ShortInlineVar:
operand = reader.ReadByte();
break;
default:
throw new Exception("Unknown instruction operand; cannot continue. Operand type: " + code.OperandType);
}
yield return new ILInstruction(offset, code, operand);
}
}
}
public class ILInstruction
{
public ILInstruction(int offset, OpCode code, object operand)
{
this.Offset = offset;
this.Code = code;
this.Operand = operand;
}
public int Offset { get; private set; }
public OpCode Code { get; private set; }
public object Operand { get; private set; }
}
public class IncorrectConstraintException : Exception
{
public IncorrectConstraintException(string msg, params object[] arg) : base(string.Format(msg, arg)) { }
}
public class ConstraintFailedException : Exception
{
public ConstraintFailedException(string msg) : base(msg) { }
public ConstraintFailedException(string msg, params object[] arg) : base(string.Format(msg, arg)) { }
}
public class NCTChecks
{
public NCTChecks(Type startpoint)
: this(startpoint.Assembly)
{ }
public NCTChecks(params Assembly[] ass)
{
foreach (var assembly in ass)
{
assemblies.Add(assembly);
foreach (var type in assembly.GetTypes())
{
EnsureType(type);
}
}
while (typesToCheck.Count > 0)
{
var t = typesToCheck.Pop();
GatherTypesFrom(t);
PerformRuntimeCheck(t);
}
}
private HashSet<Assembly> assemblies = new HashSet<Assembly>();
private Stack<Type> typesToCheck = new Stack<Type>();
private HashSet<Type> typesKnown = new HashSet<Type>();
private void EnsureType(Type t)
{
// Don't check for assembly here; we can pass f.ex. System.Lazy<Our.T<MyClass>>
if (t != null && !t.IsGenericTypeDefinition && typesKnown.Add(t))
{
typesToCheck.Push(t);
if (t.IsGenericType)
{
foreach (var par in t.GetGenericArguments())
{
EnsureType(par);
}
}
if (t.IsArray)
{
EnsureType(t.GetElementType());
}
}
}
private void PerformRuntimeCheck(Type t)
{
if (t.IsGenericType && !t.IsGenericTypeDefinition)
{
// Only check the assemblies we explicitly asked for:
if (this.assemblies.Contains(t.Assembly))
{
// Gather the generics data:
var def = t.GetGenericTypeDefinition();
var par = def.GetGenericArguments();
var args = t.GetGenericArguments();
// Perform checks:
for (int i = 0; i < args.Length; ++i)
{
foreach (var check in par[i].GetCustomAttributes(typeof(ConstraintAttribute), true).Cast<ConstraintAttribute>())
{
if (!check.Check(args[i]))
{
string error = "Runtime type check failed for type " + t.ToString() + ": " + check.ToString();
Debugger.Break();
throw new ConstraintFailedException(error);
}
}
}
}
}
}
// Phase 1: all types that are referenced in some way
private void GatherTypesFrom(Type t)
{
EnsureType(t.BaseType);
foreach (var intf in t.GetInterfaces())
{
EnsureType(intf);
}
foreach (var nested in t.GetNestedTypes())
{
EnsureType(nested);
}
var all = BindingFlags.Public | BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Static | BindingFlags.Instance;
foreach (var field in t.GetFields(all))
{
EnsureType(field.FieldType);
}
foreach (var property in t.GetProperties(all))
{
EnsureType(property.PropertyType);
}
foreach (var evt in t.GetEvents(all))
{
EnsureType(evt.EventHandlerType);
}
foreach (var ctor in t.GetConstructors(all))
{
foreach (var par in ctor.GetParameters())
{
EnsureType(par.ParameterType);
}
// Phase 2: all types that are used in a body
GatherTypesFrom(ctor);
}
foreach (var method in t.GetMethods(all))
{
if (method.ReturnType != typeof(void))
{
EnsureType(method.ReturnType);
}
foreach (var par in method.GetParameters())
{
EnsureType(par.ParameterType);
}
// Phase 2: all types that are used in a body
GatherTypesFrom(method);
}
}
private void GatherTypesFrom(MethodBase method)
{
if (this.assemblies.Contains(method.DeclaringType.Assembly)) // only consider methods we've build ourselves
{
MethodBody methodBody = method.GetMethodBody();
if (methodBody != null)
{
// Handle local variables
foreach (var local in methodBody.LocalVariables)
{
EnsureType(local.LocalType);
}
// Handle method body
var il = methodBody.GetILAsByteArray();
if (il != null)
{
foreach (var oper in ILDecompiler.Decompile(method, il))
{
if (oper.Operand is MemberInfo)
{
foreach (var type in HandleMember((MemberInfo)oper.Operand))
{
EnsureType(type);
}
}
}
}
}
}
}
private static IEnumerable<Type> HandleMember(MemberInfo info)
{
// Event, Field, Method, Constructor or Property.
yield return info.DeclaringType;
if (info is EventInfo)
{
yield return ((EventInfo)info).EventHandlerType;
}
else if (info is FieldInfo)
{
yield return ((FieldInfo)info).FieldType;
}
else if (info is PropertyInfo)
{
yield return ((PropertyInfo)info).PropertyType;
}
else if (info is ConstructorInfo)
{
foreach (var par in ((ConstructorInfo)info).GetParameters())
{
yield return par.ParameterType;
}
}
else if (info is MethodInfo)
{
foreach (var par in ((MethodInfo)info).GetParameters())
{
yield return par.ParameterType;
}
}
else if (info is Type)
{
yield return (Type)info;
}
else
{
throw new NotSupportedException("Incorrect unsupported member type: " + info.GetType().Name);
}
}
}
Utiliser le code
Eh bien, c'est la partie facile :-)
// Create something illegal
public class Bar2 : IMyInterface
{
public void Execute()
{
throw new NotImplementedException();
}
}
// Our fancy check
public class Foo<[IsInterface] T>
{
}
class Program
{
static Program()
{
// Perform all runtime checks
new NCTChecks(typeof(Program));
}
static void Main(string[] args)
{
// Normal operation
Console.WriteLine("Foo");
Console.ReadLine();
}
}