C#で値=>型のmappingみたいなことをコンパイル時にやることは可能か？

Question

C++の場合

struct SHARE_INFO_0 {
    LPWSTR shi0_netname;
};
struct SHARE_INFO_1 {
    LPWSTR shi1_netname;
    DWORD  shi1_type;
    LPWSTR shi1_remark;
};
struct SHARE_INFO_2 {
    LPWSTR shi1_netname;
    DWORD  shi1_type;
    LPWSTR shi1_remark;
    DWORD  shi2_permissions;
    DWORD  shi2_max_uses;
    DWORD  shi2_current_uses;
    LPWSTR shi2_path;
    LPWSTR shi2_passwd;
};

のような構造体群と値を

template<typename ...Args>
struct first_enabled {};

template<typename T, typename ...Args>
struct first_enabled<std::enable_if<true, T>, Args...> { using type = T; };
template<typename T, typename ...Args>
struct first_enabled<std::enable_if<false, T>, Args...>: first_enabled<Args...> {};
template<typename T, typename ...Args>
struct first_enabled<T, Args...> { using type = T; };

template<typename ...Args>
using first_enabled_t = typename first_enabled<Args...>::type;

template<int InfoLevel>
using SHARE_INFO = first_enabled_t<
    std::enable_if<0 == InfoLevel, SHARE_INFO_0>,
    std::enable_if<1 == InfoLevel, SHARE_INFO_1>,
    std::enable_if<2 == InfoLevel, SHARE_INFO_2>
>;

のようにmappingして

template<int infoLevel>
SHARE_INFO<infoLevel> f(){ return {};}

のようにコンパイル時に値=>型に変換できますが、

http://melpon.org/wandbox/permlink/qSNWfttreE9limQg

C#の場合こういうことはできないのでしょうか？

---

追記

状況としてはWin32APIをWrapしようとしています。
Win32APIのNetShareEnum関数は第二引数によって、第三引数から返されるものが変化し、
第二引数が0, 1, 2, 502の時、それぞれSHARE_INFO_0,SHARE_INFO_1,SHARE_INFO_2,SHARE_INFO_502の4つの構造体のいずれかを指すポインタを返します。

とりあえず第二引数に2を指定するものをラップしたのが

https://bitbucket.org/yumetodo/netshareenum/src/d2f19f705267259cf3b899cf0bbcbacd9fe71e05/NetShareEnum/Program.cs?at=master&fileviewer=file-view-default

です。

public static List<SHARE_INFO_2> NetShareEnum_2_wrap(string serverName) {
	var re = new List <SHARE_INFO_2> { };
	Int32 er = 0;
	Int32 tr = 0;
	Int32 resume = 0;
	int res;
	do
	{
		res = NetShareEnum(serverName, 2, out var bufPtr, -1, ref er, ref tr, ref resume);
		if (res != (int)NET_API_STATUS.NERR_Success && res != (int)NET_API_STATUS.ERROR_MORE_DATA) break;
		var infoP = bufPtr;
		for (int i = 0; i < er; ++i)
		{
			re.Add(Marshal.PtrToStructure<SHARE_INFO_2>(infoP));
			infoP = IntPtr.Add(infoP, Marshal.SizeOf<SHARE_INFO_2>());
		}
		NetApiBufferFree(bufPtr);
	} while (res == (int)NET_API_STATUS.ERROR_MORE_DATA);
	return re;
}

これを一般化するために

まずはdynamicを使うことを考えましたが、できれば静的にやりたいなと思い却下し

空のinterfaceクラスをでっち上げてSHARE_INFO_xクラスに指定し、Genericsの制約に使用することも考えましたが、空のinterfaceクラスは良くないという記事が見つかり、またマーシャリングと組み合わせられるのかわからず断念し、

そこで上述のような静的型mapみたいなことを思いついたわけですが、C#のGenericsだと値は
渡せなかったのを思い出し、諦め、

型のmappingみたいなことをコンパイル時にやることは可能か質問したのですが、無理そうですね・・・。
一般的な実装について聞くには情報不足でした。

iwamoto_takaakiさんの提案していただいた方法はかなりトリッキーとのことですが・・・、私は好きだけどいいんだろうか、こんな設計・・・。

Answer 1

C#言語のジェネリクスでは、C++言語で言うところの非型(non-type)テンプレート・パラメータをサポートしません。

Differences Between C++ Templates and C# Generics (C# Programming Guide)より引用：

In addition, C# does not attempt to provide all of the functionality that C++ templates provide.

The following are the key differences between C# Generics and C++ templates:

• C# does not allow non-type template parameters, such as template C<int i> {}.
• C# does not support explicit specialization; that is, a custom implementation of a template for a specific type.
• C# does not support partial specialization: a custom implementation for a subset of the type arguments.

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あとは、KSwordOfHaste さんと同意見です。C++テンプレートとC#ジェネリクスでは設計思想の根本が異なっているため、実際に解決したい課題をより具体化した方が良いと思います。

Comments

[yohhoy]

質問追記への回答（というよりコメント）：
C++テンプレートには「コンパイルフェーズでの自動コード生成」という側面があり、要望としてはそれを行いたいと解釈しました。
一方のC#ジェネリクスは「型安全なプログラミングインタフェースの提供」にしかフォーカスしないため、"コンパイル時"や"静的な"という要件にはそぐわない気がします。.NET環境ではC#ソースコード→中間言語(MSIL)に変換するフェーズのほか、MSIL解釈時には改めて一部JITコンパイルされます。そもそもC#ジェネリクスはIL生成時点では展開(インスタンス化)が行われず、型パラメータの適用処理はIL実行時に行われる仕組みのようです。
ソースコード上の冗長記述を避けるためのプログラム構造という意味では、http://ufcpp.net/study/csharp/sp2_generics.html?p=3#pseudo-static も、インタフェースを使った素直な動的ディスパッチ実装も本質的には同じだと思います。前者は「よりオーバーヘッドが小さい実行が行われる可能性がある」という違いでしょうか。

[yumetodo]

なるほど、そういうものと理解することにします。

Answer 2

第二引数と戻り値の型しか違わないなら

t4テンプレートでコードを自動生成するのが近いかと。

Answer 3

C#,C++ともに広く言語仕様を知ってはいないので間違いがあったらすみません。個人的には次のように考えます。

コンパイル時に値=>型に変換

C++だと型のバリエーションを扱うテンプレートの引数には値を渡せますがC#ではそれに対応する機能であるジェネリクスの引数へ値を与える機能はないと思います。

(多分ランタイムに型のメタ情報をアクセスしない前提かアクセスできる前提かに違いがあるためにC#の設計者は値を型の引数にすることで、C++でいうテンプレートの特殊化と実体化の仕様をC#に導入したときのメリット・デメリットを考え採用しなかったのだと思います。おそらくランタイムで型のメタ情報をアクセスできれば不要であるという判断だったのではないでしょうか・・・)

C++のテンプレートではSHARED_INFO_0, SHARED_INFO_1, ...に継承関係がないものでも展開できる一種のマクロになっているように（自分は）捉えています。C#では型制約に関する適切な機能を使って設計するということになると思います。

設計の考え方自体が違うので、テンプレートとジェネリクスを漠然と比較すると議論が発散してしまいます。質問としては「この目的でこういう設計をしたいんのだがC++でこう書いたものをC#でどう設計すべきか」のような具体的な問題にフォーカスしたほうがいいと思います。ご質問の内容ではSHARED_INFOを切り替える目的やSHARED_INFO_Xにどんな共通性があってテンプレートにしたいのかが明記されていないので充分フォーカスすることができないと思います。

Answer 4

C++の書き方が今ひとつ解りませんでしたが、＃IFを使うとプリコンパイルで特定のコードのみを有効にできます。

ところで、例えば呼び出し側でremarkが使えるかどうかはInfoLevel毎に処理を変えないといけませんよね。
呼び出し先で型を知っている状態をC#では嫌います。（この点でC++であっても、クラスを使う理由になりえると思います。）

この点は問題ありませんか？

Comments

[yumetodo]

#ifだと関数(static method)のoverloadができないですよね？

上の例だと
f<1>();
f<0>();
のように呼び分けがC++だとできます。

>例えば呼び出し側でremarkが使えるかどうかは
ええっとちょっと言いたいことが理解できませんでした。

例えばC++のtemplateでもC#のGenericsでも型名を
f<SHARE_INFO_0>();
f<SHARE_INFO_1>();
のように渡すことはできますが、C#のGenericsだとそれはできなかった気がするので、どういうアプローチを取るのだろうと思ったのです。

[yumetodo]

s/C#のGenericsだとそれはできなかった気がするので/C#のGenericsだと数値を渡すことはできなかった気がするので/

[iwamoto_takaaki]

> f<1>();
> f<0>();
そういうことですね。Static Metodを使うのにGenericを使おうとしているのですね。
型の指定に値を使うことは出来ませんが、静的メソッドを使う方法については、ありました。

http://ufcpp.net/study/csharp/sp2_generics.html?p=3

かなりトリッキーな方法ですね。