F# 中字符串的编译时约束，类似于度量单位 - 这可能吗？

Question

我正在使用 F# 开发 Web 应用程序。考虑保护用户输入字符串免受 SQL、XSS 和其他漏洞的影响。

简而言之，我需要一些编译时约束，使我能够区分纯字符串和表示 SQL、URL、XSS、XHTML 等的字符串。

许多语言都有它，例如 Ruby 的本机字符串插值功能 #{.. .}.
对于 F#，测量单位似乎做得很好，但它们仅适用于数字类型。
有多种采用运行时 UoM (link)，但是我认为这对我的目标来说是一种开销。

我研究过 FSharpPowerPack，似乎很有可能为字符串提出类似的东西：

[<MeasureAnnotatedAbbreviation>] type string<[<Measure>] 'u> = string
// Similarly to Core.LanguagePrimitives.IntrinsicFunctions.retype
[<NoDynamicInvocation>]
let inline retype (x:'T) : 'U = (# "" x : 'U #)
let StringWithMeasure (s: string) : string<'u> = retype s

[<Measure>] type plain
let fromPlain (s: string<plain>) : string =
    // of course, this one should be implemented properly
    // by invalidating special characters and then assigning a proper UoM
    retype s

// Supposedly populated from user input
let userName:string<plain> = StringWithMeasure "John'); DROP TABLE Users; --"
// the following line does not compile
let sql1 = sprintf "SELECT * FROM Users WHERE name='%s';" userName
// the following line compiles fine
let sql2 = sprintf "SELECT * FROM Users WHERE name='%s';" (fromPlain userName)

注意：这只是一个示例；不建议使用SqlParameter。 :-)

我的问题是：有没有一个像样的图书馆可以做到这一点？有没有可能添加语法糖？
谢谢。

更新 1：我需要编译时约束，谢谢 Daniel。

更新 2：我试图避免任何运行时开销（元组、结构、可区分联合等）。

Answer 1

有点晚了（我确信有一种时间格式，2 月 23 日和 11 月 30 日之间只有一点点不同），我相信这些俏皮话适合你的目标：

type string<[<Measure>] 'm> = string * int<'m>

type string<[<Measure>] 'm> = { Value : string }

type string<[<Measure>] 'm>(Value : string) = struct end

Answer 2

理论上，可以使用“单位”对字符串提供各种编译时检查（该字符串是否“受污染”的用户输入或已清理？该文件名是相对的还是绝对的？...）

在实践中，我已经个人认为它不太实用，因为有太多现有的 API 只使用“字符串”，因此您必须非常小心并手动转换从这里到那里的管道数据。

我确实认为“字符串”是错误的巨大来源，处理字符串污染/规范化等的类型系统将是静态类型减少错误的下一个飞跃之一，但我认为这就像 15-年地平线。不过，我对尝试使用 F# UoM 方法的人们感兴趣，看看他们是否能从中受益！

Answer 3

无法做到这一点的最简单的解决方案

"hello"<unsafe_user_input>

是编写一个具有某种数字类型的类型来包装字符串，例如

type mystring<'t>(s:string) =
    let dummyint = 1<'t>

然后您对字符串进行编译时检查

Answer 4

很难说出你想做什么。您说您“需要一些运行时约束”，但您希望使用严格的编译时测量单位来解决这个问题。我认为简单的解决方案是创建 SafeXXXString 类（其中 XXX 是 Sql、Xml 等）验证他们的输入。

type SafeSqlString(sql) =
  do
    //check `sql` for injection, etc.
    //raise exception if validation fails
  member __.Sql = sql

它为您提供运行时安全性，而不是编译时安全性。但它很简单、自记录，并且不需要阅读 F# 编译器源代码即可工作。

但是，为了回答你的问题，我没有看到任何方法可以用度量单位来做到这一点。就语法糖而言，您也许可以将其封装在一个 monad 中，但我认为这会使其变得更加笨重，而不是更少。

Answer 5

您可以使用可区分的联合：

type ValidatedString = ValidatedString of string
type SmellyString = SmellyString of string

let validate (SmellyString s) =
  if (* ... *) then Some(ValidatedString s) else None

您可以进行编译时检查，并且添加两个经过验证的字符串不会生成经过验证的字符串（度量单位允许）。

如果引用类型增加的开销太大，则可以使用结构体。