कुछ समय से मैं निकट-संकलन-समय की बाधाओं के बारे में सोच रहा हूं, इसलिए यह अवधारणा को लॉन्च करने का एक सही मौका है।
मूल विचार यह है कि यदि आप एक चेक संकलित समय नहीं कर सकते हैं, तो आपको इसे जल्द से जल्द संभव बिंदु पर करना चाहिए, जो मूल रूप से वह क्षण है जब आवेदन शुरू होता है। यदि सभी जांच ठीक हैं, तो आवेदन चलेगा; यदि कोई चेक विफल हो जाता है, तो एप्लिकेशन तुरंत विफल हो जाएगा।
व्यवहार
सबसे अच्छा संभव परिणाम यह है कि अगर बाधाएं पूरी नहीं हुईं तो हमारा कार्यक्रम संकलित नहीं करता है। दुर्भाग्य से वर्तमान सी # कार्यान्वयन में यह संभव नहीं है।
अगली सबसे अच्छी बात यह है कि यह कार्यक्रम उस पल को क्रैश कर देता है जो शुरू हुआ है।
अंतिम विकल्प यह है कि प्रोग्राम उस क्षण को क्रैश कर देगा जब कोड हिट होता है। यह .NET का डिफ़ॉल्ट व्यवहार है। मेरे लिए, यह पूरी तरह से अस्वीकार्य है।
पूर्व आवश्यकताएं
हमें एक बाधा तंत्र की आवश्यकता है, इसलिए कुछ भी बेहतर की कमी के लिए ... चलो एक विशेषता का उपयोग करें। यह देखने के लिए कि क्या यह हमारी शर्तों से मेल खाता है, यह विशेषता एक सामान्य बाधा के ऊपर मौजूद होगी। यदि ऐसा नहीं होता है, तो हम एक बदसूरत त्रुटि देते हैं।
यह हमारे कोड में इस तरह की चीजें करने में सक्षम बनाता है:
public class Clas<[IsInterface] T> where T : class
(मैंने where T:classयहां रखा है, क्योंकि मैं हमेशा रन-टाइम चेक करने के लिए संकलन-समय की जांच पसंद करता हूं)
इसलिए, यह केवल हमें 1 समस्या के साथ छोड़ देता है, जो यह जांच कर रहा है कि सभी प्रकार के जो हम उपयोग करते हैं वे बाधा से मेल खाते हैं। यह कितना सख्त हो सकता है?
चलो इसे तोड़ो
जेनेरिक प्रकार हमेशा एक वर्ग (/ संरचना / इंटरफ़ेस) या एक विधि पर होते हैं।
एक बाधा को ट्रिगर करने के लिए आपको निम्नलिखित चीजों में से एक करना होगा:
- संकलन-समय, जब एक प्रकार में एक प्रकार का उपयोग कर (वंशानुक्रम, सामान्य बाधा, कक्षा सदस्य)
- संकलन-समय, जब एक विधि निकाय में एक प्रकार का उपयोग कर
- रन-टाइम, जब सामान्य बेस क्लास के आधार पर कुछ का निर्माण करने के लिए प्रतिबिंब का उपयोग किया जाता है।
- रन-टाइम, जब आरटीटीआई के आधार पर कुछ बनाने के लिए प्रतिबिंब का उपयोग किया जाता है।
इस बिंदु पर, मैं यह बताना चाहूंगा कि आपको किसी भी कार्यक्रम IMO में करने से हमेशा बचना चाहिए। इसके बावजूद, ये चेक इसका समर्थन नहीं करेंगे, क्योंकि यह प्रभावी रूप से हल करने की समस्या को हल करने का मतलब होगा।
केस 1: एक प्रकार का उपयोग करके
उदाहरण:
public class TestClass : SomeClass<IMyInterface> { ... }
उदाहरण 2:
public class TestClass
{
SomeClass<IMyInterface> myMember; // or a property, method, etc.
}
मूल रूप से इसमें सभी प्रकार, वंशानुक्रम, सदस्य, पैरामीटर, आदि, आदि को स्कैन करना शामिल है। यदि एक प्रकार एक सामान्य प्रकार है और एक बाधा है, तो हम बाधा की जांच करते हैं; यदि यह एक सरणी है, तो हम तत्व प्रकार की जांच करते हैं।
इस बिंदु पर मुझे यह जोड़ना होगा कि यह इस तथ्य को तोड़ देगा कि डिफ़ॉल्ट रूप से .NET 'आलसी' प्रकार का लोड करता है। सभी प्रकारों को स्कैन करके, हम .NET रनटाइम को उन सभी को लोड करने के लिए मजबूर करते हैं। अधिकांश कार्यक्रमों के लिए यह एक समस्या नहीं होनी चाहिए; फिर भी, यदि आप अपने कोड में स्थिर इनिशियलाइज़र का उपयोग करते हैं, तो आप इस दृष्टिकोण के साथ समस्याओं का सामना कर सकते हैं ... उन्होंने कहा, मैं किसी को भी इस तरह से करने की सलाह नहीं दूंगा (इस तरह की चीजों को छोड़कर), इसलिए इसे नहीं देना चाहिए आपको बहुत सारी समस्याएं हैं।
केस 2: एक विधि में एक प्रकार का उपयोग करना
उदाहरण:
void Test() {
new SomeClass<ISomeInterface>();
}
यह जाँचने के लिए हमारे पास केवल 1 विकल्प है: कक्षा को अपघटित करें, उपयोग होने वाले सभी सदस्य टोकन की जाँच करें और यदि उनमें से एक सामान्य प्रकार है - तर्कों की जाँच करें।
केस 3: परावर्तन, रनटाइम जेनेरिक निर्माण
उदाहरण:
typeof(CtorTest<>).MakeGenericType(typeof(IMyInterface))
मुझे लगता है कि यह मामले (2) के समान ट्रिक्स के साथ इसे जांचना सैद्धांतिक रूप से संभव है, लेकिन इसका कार्यान्वयन बहुत कठिन है (आपको यह जांचने की आवश्यकता है कि MakeGenericTypeक्या किसी कोड पथ में कहा गया है)। मैं यहाँ विवरण में नहीं जाऊँगा ...
केस 4: परावर्तन, रनटाइम RTTI
उदाहरण:
Type t = Type.GetType("CtorTest`1[IMyInterface]");
यह सबसे खराब स्थिति है और जैसा कि मैंने आम तौर पर एक बुरे विचार IMHO से पहले समझाया था। किसी भी तरह से, चेक का उपयोग करके यह पता लगाने का कोई व्यावहारिक तरीका नहीं है।
बहुत परीक्षण
एक प्रोग्राम बनाना जो परीक्षण के मामले (1) और (2) के परिणामस्वरूप कुछ इस तरह होगा:
[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);
}
}
}
कोड का उपयोग करना
खैर, यह आसान हिस्सा है :-)
// 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();
}
}