C# 固定字符串长度 - 编译时检查

Question

我想声明一个仅允许特定长度字符串的 C# 值类型。所述长度应在编译时进行验证。这在 Delphi 中是可行的：

type
  TString10 = string[10];

如果我使用所说的 tyoe 作为：

var
  sTen : TString10;

sTen := '0123456789A';   //This generates a compile time error

现在据我了解，你不能在 C# 中声明固定长度的字符串类型。我见过的各种解决方案都不提供 C# 的编译时检查。当我准备声明我自己的 C# 值类型结构时，我可以使用 .Format() 实现这一点吗？

非常感谢所有帮助和指示。

附言。我真的希望实现字符串长度分配的编译时检查，所以请不要“你为什么......？”

Answer 1

鉴于 System.String 有此构造函数重载：

public String(char[] value)

您可以创建自己的构造函数像这样的值类型：

public struct FixedLengthString
{
    private readonly string s;

    public FixedLengthString(char c1, char c2, char c3)
    {
        this.s = new string(new [] { c1, c2, c3 });
    }
}

这个特定的示例将为您提供一个恰好包含三个字符的字符串，初始化如下：

var fls = new FixedLengthString('f', 'o', 'o');

Answer 2

如果您使用 Spec# 您可以在编译时约束各种内容，包括字符串长度。

Answer 3

我有一个谜题要给你。假设您的 TString10 已经存在于 C# 中，并且当您分配太长的字符串时，应该引发编译时错误：

string stringWithUnknownLength = "".PadLeft(new Random().Next(0, 100));

TString10 foo = stringWithUnknownLength;

这里应该引发编译时错误吗？如果是这样，编译器如何知道何时引发它？

正如您所看到的，编译时检查的可能性是有限的。有些事情编译器可以轻松验证，例如当您将特定字符串常量分配给TString10变量时。但在很多情况下，验证依赖于可能复杂的程序逻辑、I/O 或随机数（如上面的示例）——在所有这些情况下，编译时检查都是不可能的。

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我最初打算向您建议将 string 的包装类与 代码合约;然而，这种方法也会遇到同样的根本问题。无论如何，为了完整起见：

using System.Diagnostics.Contracts;

class TString10
{
    private string value;

    …

    public static implicit operator TString10(string str)
    {
        Contract.Requires(str.Length <= 10);
        return new TString10 { value = str };
    }

    public static implicit operator string(TString10 str10)
    {
        Contract.Ensures(Contract.Result<string>().Length <= 10);
        return str10.value;
    }
}

Answer 4

您可以声明一个固定长度的只读字符数组。只读需要避免任何进一步的调整大小。然而，这并没有提供直接的字符串操作，但它离你想要的方式并不太远。

Answer 5

在我看来，没有办法单独在 C# 中实现这一点，因为字符串文字总是总是 System.String 并且因为 C# 类型系统完全没有注意到到数组大小。

假设您使用自定义值类型（是的，您必须声明 10 个 char[10] 字段，因为 char[10] 将存储在堆上），

struct String10
{
     char c0;
     char c1;
     ...
     char c9;

     public String10(string literal){...}
}

您可以编写一个工具（作为编译后步骤），它遍历 IL 并拒绝对没有有效（即最多 10 个字符）字符串 literal< 的 String10 构造函数的每次调用/strong> 作为它的 范围。

new String10("0123456789") //valid
new String10("0123456789A") //rejected
new String10(someString) //has to be rejected as well → undecidable ↔ halting problem

如果您不喜欢编写 new String10(...)，您可以定义从 System.String 到 String10 的隐式转换反而。在幕后，这将是由 C# 编译器代替您调用的静态方法。

mono.cecil 是一个允许您查看 IL 的库。

您将获得一个新的数据类型，它不同于System.String。您可以重写ToString方法，以便String10可以在String.Format和朋友中使用，您甚至可以定义扩大（隐式）转换到 System.String，以便您可以将 String10 与需要 System.String 的 API 一起使用。