一段时间以来，我一直在考虑接近编译时的约束，所以这是一个推出这个概念的绝佳机会。
基本思想是，如果你不能做检查编译时间，你应该在尽可能早的时间点做，这基本上是应用程序启动的那一刻。如果所有检查都正常，则应用程序将运行；如果检查失败，应用程序将立即失败。
行为
最好的结果是，如果不满足约束条件，我们的程序将无法编译。不幸的是，这在当前的 C# 实现中是不可能的。
接下来最好的事情是程序在启动的那一刻就崩溃了。
最后一个选项是程序将在代码被击中的那一刻崩溃。这是 .NET 的默认行为。 对我来说，这是完全不能接受的。
先决条件
我们需要有一个约束机制，所以如果没有更好的...让我们使用一个属性。该属性将出现在通用约束之上，以检查它是否符合我们的条件。如果没有，我们会给出一个丑陋的错误。
这使我们能够在我们的代码中做这样的事情：
public class Clas<[IsInterface] T> where T : class
（我在这里保留了where T:class，因为我总是更喜欢编译时检查而不是运行时检查）
所以，这只给我们留下了 1 个问题，即检查我们使用的所有类型是否都匹配约束。有多难？
我们分手吧
泛型类型总是在类（/struct/interface）或方法上。
触发约束需要您执行以下操作之一：
- 编译时，在类型中使用类型时（继承、泛型约束、类成员）
- 编译时，在方法体中使用类型时
- 运行时，当使用反射构造基于通用基类的东西时。
- 运行时，当使用反射构造基于 RTTI 的东西时。
在这一点上，我想声明您应该始终避免在任何程序 IMO 中执行 (4)。无论如何，这些检查不会支持它，因为它实际上意味着解决停机问题。
案例 1：使用类型
例子：
public class TestClass : SomeClass<IMyInterface> { ... }
示例 2：
public class TestClass
{
SomeClass<IMyInterface> myMember; // or a property, method, etc.
}
基本上这涉及扫描所有类型、继承、成员、参数等。如果一个类型是泛型类型并且有约束，我们检查约束；如果是数组，我们检查元素类型。
此时我必须补充一点，这将打破默认情况下 .NET 加载类型“惰性”的事实。通过扫描所有类型，我们强制 .NET 运行时加载它们。对于大多数程序来说，这应该不是问题。尽管如此，如果您在代码中使用静态初始化程序，您可能会遇到这种方法的问题......也就是说，我不会建议任何人这样做（除了这样的事情:-)，所以它不应该给出你有很多问题。
案例 2：在方法中使用类型
例子：
void Test() {
new SomeClass<ISomeInterface>();
}
要检查这一点，我们只有 1 个选项：反编译类，检查所有使用的成员标记，如果其中一个是泛型类型 - 检查参数。
案例 3：反射，运行时泛型构造
例子：
typeof(CtorTest<>).MakeGenericType(typeof(IMyInterface))
我想理论上可以使用与案例 (2) 类似的技巧来检查它，但它的实现要困难得多（您需要检查是否在某些代码路径中调用了 MakeGenericType）。此处不赘述……
案例 4：反射，运行时 RTTI
例子：
Type t = Type.GetType("CtorTest`1[IMyInterface]");
这是最坏的情况，正如我之前解释的那样，恕我直言，这通常是个坏主意。无论哪种方式，都没有实用的方法来使用检查来解决这个问题。
测试批次
创建一个测试用例 (1) 和 (2) 的程序将产生如下结果：
[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);
}
}
}
使用代码
嗯，这很简单:-)
// 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();
}
}