如何将接口用作 C# 泛型类型约束？

您可以做的最接近的（除了您的基本接口方法）是“where T : class”，意思是引用类型。没有语法来表示“任何接口”。

例如，在 WCF 中使用此（“where T : class”）将客户端限制为服务合同（接口）。

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我知道这有点晚了，但是对于那些感兴趣的人，您可以使用运行时检查。

typeof(T).IsInterface

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不，实际上，如果您认为 class 和 struct 的意思是 classes 和 structs，那您就错了。 class 表示任何引用类型（例如也包括接口），struct 表示任何值类型（例如 struct、enum）。

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为了跟进罗伯特的回答，这甚至更晚了，但是您可以使用静态帮助器类对每种类型进行一次运行时检查：

public bool Foo<T>() where T : class
{
    FooHelper<T>.Foo();
}

private static class FooHelper<TInterface> where TInterface : class
{
    static FooHelper()
    {
        if (!typeof(TInterface).IsInterface)
            throw // ... some exception
    }
    public static void Foo() { /*...*/ }
}

我还注意到，您的“应该工作”解决方案实际上不起作用。考虑：

public bool Foo<T>() where T : IBase;
public interface IBase { }
public interface IActual : IBase { string S { get; } }
public class Actual : IActual { public string S { get; set; } }

现在没有什么能阻止你这样调用 Foo 了：

Foo<Actual>();

毕竟，Actual 类满足 IBase 约束。

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一段时间以来，我一直在考虑接近编译时的约束，所以这是一个启动这个概念的绝佳机会。

基本思想是，如果无法检查编译时间，则应尽早进行，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。

下一个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时崩溃。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

（我将 where T:class 保留在这里，因为我总是更喜欢编译时检查而不是运行时检查）

因此，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。它能有多难？

让我们打破它

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（继承、泛型约束、类成员）中使用类型时 编译时，在方法主体中使用类型时 运行时，使用反射构造基于泛型基类的东西时。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；如果它是一个数组，我们检查元素类型。

在这一点上，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以及其中一个是否是泛型类型 - 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）类似的技巧来检查这一点，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）。这里我就不详细说了...

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，这通常是一个坏主意。无论哪种方式，都没有实用的方法可以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

好吧，这很容易:-)

// 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();
    }
}

---

您不能在任何已发布的 C# 版本中执行此操作，也不能在即将发布的 C# 4.0 中执行此操作。这也不是 C# 限制 - CLR 本身没有“接口”约束。

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如果可能的话，我会采用这样的解决方案。仅当您希望将几个特定接口（例如，您具有源访问权限的接口）作为通用参数而不是任何参数传递时，它才有效。

我让遇到问题的接口继承了一个空接口 IInterface。

我将通用 T 参数限制为 IInterface

在源代码中，它看起来像这样：

您希望作为通用参数传递的任何接口： public interface IWhatever : IInterface { // IWhatever 具体声明 }

IInterface: public interface IInterface { // 这里什么都没有，继续前进 }

您要对其进行类型约束的类： public class WorldPeaceGenerator where T : IInterface { // 实际世界和平生成代码 }

---

你已经解决的是你能做的最好的事情：

public bool Foo<T>() where T : IBase;

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我尝试做类似的事情并使用了一种解决方法：我考虑了结构上的隐式和显式运算符：想法是将 Type 包装在一个可以隐式转换为 Type 的结构中。

这是这样一个结构：

公共结构接口类型 { 私有类型 _type;

public InterfaceType(Type type)
{
    CheckType(type);
    _type = type;
}

public static explicit operator Type(InterfaceType value)
{
    return value._type;
}

public static implicit operator InterfaceType(Type type)
{
    return new InterfaceType(type);
}

private static void CheckType(Type type)
{
    if (type == null) throw new NullReferenceException("The type cannot be null");
    if (!type.IsInterface) throw new NotSupportedException(string.Format("The given type {0} is not an interface, thus is not supported", type.Name));
}

}

基本用法：

// OK
InterfaceType type1 = typeof(System.ComponentModel.INotifyPropertyChanged);

// Throws an exception
InterfaceType type2 = typeof(WeakReference);

你必须想象你自己的机制，但一个例子可能是一个方法在参数中使用一个接口类型而不是一个类型

this.MyMethod(typeof(IMyType)) // works
this.MyMethod(typeof(MyType)) // throws exception

一个重写的方法应该返回接口类型：

public virtual IEnumerable<InterfaceType> GetInterfaces()

也可能与泛型有关，但我没有尝试过

希望这可以帮助或提供想法:-)

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解决方案 A：这种约束组合应该保证 TInterface 是一个接口：

class example<TInterface, TStruct>
    where TStruct : struct, TInterface
    where TInterface : class
{ }

它需要一个结构 TStruct 作为见证来证明 TInterface 是一个结构。

您可以使用单个结构作为所有非泛型类型的见证：

struct InterfaceWitness : IA, IB, IC 
{
    public int DoA() => throw new InvalidOperationException();
    //...
}

解决方案 B：如果您不想将结构作为见证，您可以创建一个接口

interface ISInterface<T>
    where T : ISInterface<T>
{ }

并使用约束：

class example<TInterface>
    where TInterface : ISInterface<TInterface>
{ }

接口的实现：

interface IA :ISInterface<IA>{ }

这解决了一些问题，但需要相信没有人为非接口类型实现 ISInterface<T>，但这很难意外做到。

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请改用抽象类。所以，你会有类似的东西：

public bool Foo<T>() where T : CBase;

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