Question

通过滥用c＃中的类型系统，我可以创建代码，编译器将强制执行规则，以确保不执行不可能的操作。在下面的代码中，它特定于矩阵乘法。

显然，下面的内容完全不切实际/错误，但是我们之所以在c＃中有这样的原因，我可以在其中定义类似Matrix＆lt; 2,2＆gt;的类型。并让编译器确保安全吗？

此外，在任何主流语言中都存在这样的事情吗？我怀疑使用C ++中的元编程可以实现这样的事情吗？

public abstract class MatrixDimension { }

public class One : MatrixDimension { }
public class Two : MatrixDimension { }
public class Three : MatrixDimension { }

public class Matrix<TRow, TCol>
    where TRow : MatrixDimension
    where TCol : MatrixDimension
{

// matrix mult. rule. N×M * M×P  = N×P 
    public Matrix<TRow, T_RHSCol> Mult<T_RHSCol>(Matrix<TCol, T_RHSCol> rhs)
        where T_RHSCol : MatrixDimension
    { return null;}
}

public class TwoByTwo : Matrix<Two, Two> { }

public void Main()
{
    var twoByTwo = new Matrix<Two, Two>();
    var oneByTwo = new Matrix<One, Two>();
    var twoByThree = new Matrix<Two, Three>();
    var threeByTwo = new Matrix<Three, Two>();
    var _twoByTwo = new TwoByTwo();

    var _2x2 = twoByTwo.Mult(twoByTwo);
    var _1x2 = oneByTwo.Mult(twoByTwo);
    var _3x3 = twoByThree.Mult(threeByTwo);

    var _2x2_ = _twoByTwo.Mult(twoByTwo);

    var invalid = twoByThree.Mult(twoByThree); // compile fails, as expected
}

Answer 1

F＃支持语言中内置的units of measure - 基本上在CLR类型之上创建一个更丰富的类型系统，就像你开始使用泛型一样。

一种不同的，我认为是补充的方法来构建一个更丰富的类型系统（我在我自己的软件中使用以确保核心模块的高可靠性和正确性）是将编译器与< em> theorem prover 保证满足方法和属性（以及类不变量）的前后条件。

这在主流语言中很有名，例如SPARKAda和Java (via JML extensions) - 由于Microsoft Research对Code Contracts功能的研究，它也适用于C＃。（我正在大量使用。我强烈建议您观看MSR页面上链接的视频，这是开始使用这些工具的最佳方式。）

来自MSR的 cccheck 静态检查程序可以在Visual Studio的后台运行，并且会在代码编辑器中为您提供错误和信息性消息以及（我认为紫色）波浪形。

如果您想沿着这条路走下去，请查看Code Contracts MSDN forum以获取支持 - 这是大多数用户似乎都会在这里停留的地方。

使用泛型在编译时强制执行有效的结构

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