C#泛型方法的類(lèi)型推斷
這個(gè)問(wèn)題是我在測(cè)試上一篇隨筆《C# 使用 Binder 類(lèi)自定義反射》中的類(lèi)時(shí)發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)為了能夠讓 PowerBinder 支持泛型方法綁定，完成了一些簡(jiǎn)單的類(lèi)型推斷工作，但是它只能支持直接使用泛型參數(shù) T 作為參數(shù)類(lèi)型，對(duì)于 T[]，IList<T> 這種復(fù)雜一些的情況是不能處理的。
或者舉個(gè)復(fù)雜點(diǎn)的例子，對(duì)于下面的泛型方法定義：
- void Method<T>(IList<T> a, params T[] args);
再給出參數(shù)類(lèi)型為：
- { typeof(IList<int>), typeof(int[]) }
- { typeof(IList<int[]>), typeof(int[]) }
- { typeof(IList<int[]>), typeof(int[][]) }
我希望能夠正確的推斷出 T 的類(lèi)型分別為 int、int[] 和 int[]。
后來(lái)參考了《CSharp Language Specification》v5.0 中 7.5.2 類(lèi)型推斷 一節(jié)，規(guī)范中給出了 C# 中進(jìn)行類(lèi)型推斷的兩階段算法，算法分為兩階段主要是為了支持實(shí)參表達(dá)式和匿名函數(shù)的推斷，而我的需求則要簡(jiǎn)單很多，只要支持普通的參數(shù)就可以了。又參考了 7.5.2.13 方法組轉(zhuǎn)換的類(lèi)型推斷 一節(jié)，最終得到了下面的簡(jiǎn)化算法。
首先對(duì)幾個(gè)名詞進(jìn)行區(qū)分：類(lèi)型形參、類(lèi)型實(shí)參、方法形參和方法實(shí)參。
對(duì)于泛型方法定義 void Method<T>(T a)，其中的 T 是類(lèi)型形參，T a 是方法形參。
對(duì)于相應(yīng)的封閉泛型方法的調(diào)用 Method<int>(10)，其中的 int 就是類(lèi)型實(shí)參，10 就是方法實(shí)參。
泛型方法的類(lèi)型推斷，從形式上來(lái)定義，就是對(duì)給定泛型方法 Tr M<X1, …, Xn>(T1 x1, …, Tm xm)，其中 Tr 是返回值，X1, …, Xn 是類(lèi)型形參，T1, …, Tm 是方法形參，和一個(gè)委托類(lèi)型 D(U1 x1, …, Um xm)，找到一組類(lèi)型實(shí)參 S1, …, Sn，使表達(dá)式 M<S1, …, Sn> 與 D 兼容（D 可由 M<S1, …, Sn> 隱式轉(zhuǎn)換而來(lái)）。
該算法首先認(rèn)為所有 Xi 均未固定（即沒(méi)有預(yù)設(shè)值），并從 D 的每個(gè)實(shí)參類(lèi)型 Ui 到 M 的對(duì)應(yīng)形參類(lèi)型 Ti 進(jìn)行下限推斷（前提是 Ti 包含類(lèi)型形參，即 ContainsGenericParameters == true），但是如果 xi 為 ref 或 out 形參，則從 Ui 到 Ti 進(jìn)行精確推斷。如果沒(méi)有為任何 Xi 找到界限，則類(lèi)型推斷將失敗。否則，所有將 Xi 均固定到對(duì)應(yīng)的 Si，它們是類(lèi)型推斷的結(jié)果。下面給出詳細(xì)的推斷算法，這里的算法經(jīng)過(guò)了我的修改，與原規(guī)范并不完全相同。
1. 下限推斷
這里的下限推斷指的是對(duì)于給定的實(shí)參類(lèi)型 U，找到合適的形參類(lèi)型 V，使得 V.IsImplicitFrom(U)。
按如下所述從類(lèi)型 U 到類(lèi)型 V 進(jìn)行下限推斷：
- 如果 V 是 Xi 之一，則將 U 添加到 Xi 的下限界限集中。
- 否則，如果 V 為 V1? 類(lèi)型，而 U 為 U1? 類(lèi)型，則從 U1 到 V1 進(jìn)行下限推斷。
- 否則，如果 V 是數(shù)組類(lèi)型 V1[…]，U 是具有相同秩的數(shù)組類(lèi)型 U1[…]，或者 V 是一個(gè) IEnumerable<V1>、ICollection<V1> 或 IList<V1>，U 是一維數(shù)組類(lèi)型 U1[]，則從 U1 到 V1 進(jìn)行下限推斷。
- 否則，如果 V 是構(gòu)造類(lèi)、結(jié)構(gòu)、接口或委托類(lèi)型 C<V1…Vk>，并且存在唯一類(lèi)型 C<U1…Uk> ，使 U 等于、（直接或間接）繼承自或者（直接或間接）實(shí)現(xiàn) C<U1…Uk>（“唯一性”限制表示對(duì)于 interface C<T>{} class U: C<X>, C<Y>{}，不進(jìn)行從 U 到 C<T> 的推斷，因?yàn)?U1 可以是 X 或 Y。），則從每個(gè) Ui 到對(duì)應(yīng)的 Vi 進(jìn)行推斷，推斷依賴于 C 的第 i 個(gè)類(lèi)型參數(shù)：
- 如果該參數(shù)是協(xié)變的，則進(jìn)行下限推斷。
- 如果該參數(shù)是逆變的，則進(jìn)行上限推斷。
- 如果該參數(shù)是固定的，則進(jìn)行精確推斷。
- 否則，不進(jìn)行任何推斷。
2. 精確推斷
這里的精確推斷指的是對(duì)于給定的實(shí)參類(lèi)型 U，找到合適的形參類(lèi)型 V，使得 U == V。
按如下所述從類(lèi)型 U 到類(lèi)型 V 進(jìn)行精確推斷：
- 如果 V 是 Xi 之一，則將 U 添加到 Xi 的精確界限集中。
- 否則，通過(guò)檢查是否存在以下任何一種情況來(lái)確定集合 V1…Vk 和 U1…Uk ：
- V 是數(shù)組類(lèi)型 V1[…] ， U 是具有相同秩的數(shù)組類(lèi)型 U1[…]。
- V 是類(lèi)型 V1?，U 是類(lèi)型 U1?。
- V 是構(gòu)造類(lèi)型 C<V1…Vk> 并且 U 是構(gòu)造類(lèi)型 C<U1…Uk> 。
- 否則，不進(jìn)行任何推斷。
3. 上限推斷
這里的上限推斷指的是對(duì)于給定的實(shí)參類(lèi)型 U，找到合適的形參類(lèi)型 V，使得 U.IsImplicitFrom(V)。
按如下所述從類(lèi)型 U 到類(lèi)型 V 進(jìn)行上限推斷：
- 如果 V 是 Xi 之一，則將 U 添加到 Xi 的上限界限集中。
- 否則，如果 V 為 V1? 類(lèi)型，而 U 為 U1? 類(lèi)型，則從 U1 到 V1 進(jìn)行上限推斷。
- 否則，如果 V 是數(shù)組類(lèi)型 V1[…]，U 是具有相同秩的數(shù)組類(lèi)型 U1[…]，或者 V 是一維數(shù)組類(lèi)型 V1[]，U 是一個(gè) IEnumerable<U1>、ICollection<U1> 或 IList<U1>，則從 U1 到 V1 進(jìn)行上限推斷。
- 否則，如果 U 是構(gòu)造類(lèi)、結(jié)構(gòu)、接口或委托類(lèi)型 C<U1…Uk>，V 是等于、（直接或間接）繼承自或者（直接或間接）實(shí)現(xiàn)唯一類(lèi)型 C<V1…Vk> 的類(lèi)、結(jié)構(gòu)、接口或委托類(lèi)型（“唯一性”限制表示如果我們有 interface C<T>{} class V<Z>: C<X<Z>>, C<Y<Z>>{}，則不進(jìn)行從 C<U1> 到 V<Q> 的推斷。也不進(jìn)行從 U1 到 X<Q> 或 Y<Q> 的推斷。），則從每個(gè) Ui 到對(duì)應(yīng)的 Vi 進(jìn)行推斷，推斷依賴于 C 的第 i 個(gè)類(lèi)型參數(shù)：
- 如果該參數(shù)是協(xié)變的，則進(jìn)行上限推斷。
- 如果該參數(shù)是逆變的，則進(jìn)行下限推斷。
- 如果該參數(shù)是固定的，則進(jìn)行精確推斷。
- 否則，不進(jìn)行任何推斷。
4. 固定
固定是為了根據(jù)之前的算法得到的界限集，推斷出類(lèi)型參數(shù)的合適的值。
具有界限集的類(lèi)型變量 Xi 按如下方式固定：
- 候選類(lèi)型集 Ui 是在 Xi 的界限集中的所有類(lèi)型的集合。
- 然后我們依次檢查 Xi 的每個(gè)界限：對(duì)于 Xi 的每個(gè)精確界限 U，將與 U 不同的所有類(lèi)型 Ui 都從候選集中移除（要求 U == Ui）。對(duì)于 Xi 的每個(gè)下限 U，將不存在從 U 進(jìn)行的隱式轉(zhuǎn)換的所有類(lèi)型 Ui 都從候選集中移除（要求 Ui.IsImplicitFrom(U)）。對(duì)于 Xi 的每個(gè)上限 U，將不存在從其到 U 進(jìn)行的隱式轉(zhuǎn)換的所有類(lèi)型 Ui 都從候選集中移除（要求 U.IsImplicitFrom(Ui)）。
- 如果在剩下的候選類(lèi)型 Ui 中，存在唯一類(lèi)型 V，該類(lèi)型可由其他所有候選類(lèi)型經(jīng)隱式轉(zhuǎn)換而來(lái)，則將 Xi 固定到 V（也就是說(shuō)，要求 V 是其中最通用的類(lèi)型）。
- 否則，類(lèi)型推斷將失敗。
以上就是泛型方法的類(lèi)型推斷算法，其中只考慮了方法實(shí)參和方法形參一一對(duì)應(yīng)的情況，如果需要處理 params T[] 參數(shù)，則需要對(duì)最后一個(gè)參數(shù)進(jìn)行特殊處理，并分別使用 T 和 T[] 進(jìn)行一次類(lèi)型推斷。做兩次類(lèi)型推斷，就是為了判斷是否是方法的展開(kāi)形式的調(diào)用。
或者說(shuō)，對(duì)于泛型方法定義
- void Method<T>(T a, params T[] args);
如果參數(shù)為 { typeof(int), typeof(int[]) } 和 { typeof(nt[]), typeof(int[]) }，雖然 T[] 對(duì)應(yīng)的實(shí)參是相同的，但推斷出的 T 卻是不同的，這就需要利用兩次類(lèi)型推斷來(lái)處理。
這個(gè)算法的實(shí)現(xiàn)加上注釋大概有 500 多行，這里就不再貼出，基本就是按照上面的 4 步來(lái)的，只是在一些細(xì)節(jié)上采用了更高效的做法。所有源碼可以見(jiàn)這里。
原文鏈接：http://www.cnblogs.com/cyjb/archive/2013/03/19/GenericArgumentsInferences.html
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