C#. Запретить создание экземпляра вложенного класса?

Question

[Weageoo]

Ситуация в вакууме:

<font color="black"><font color="#0000ff">class</font> Program<br/>
{<br/>
  <font color="#0000ff">static</font> <font color="#0000ff">void</font> Main()<br/>
  {<br/>
    MyClass.NestedClass t1 = MyClass.New(); <font color="#008000">// ОК</font><br/>
    MyClass.NestedClass t2 = <font color="#0000ff">new</font> MyClass.NestedClass(); <font color="#008000">// Не должно компилироваться! Как сделать?</font><br/>
  }<br/>
}<br/>
<br/>
<font color="#0000ff">public</font> <font color="#0000ff">static</font> <font color="#0000ff">class</font> MyClass<br/>
{<br/>
  <font color="#0000ff">public</font> <font color="#0000ff">static</font> NestedClass New()<br/>
  {<br/>
    <font color="#0000ff">return</font> <font color="#0000ff">new</font> NestedClass();<br/>
  }<br/>
<br/>
  <font color="#0000ff">public</font> <font color="#0000ff">sealed</font> <font color="#0000ff">class</font> NestedClass {}<br/>
}</font><br/>
<br/>
<font color="gray">* This source code was highlighted with <a href="http://virtser.net/blog/post/source-code-highlighter.aspx"><font color="gray">Source Code Highlighter</font></a>.</font>

Как запретить создание экземпляра вложенного класса всем, кроме содержащего этот вложенный класс класса? Вроде даже паттерн был такой, или атрибут есть, да всё я забыл…

Answer 1

[VenomBlood]

Конкретно в случае статического внешнего класса можно сделать следующее:

Параметры в конструктор добавить по вкусу.

public static class MyClass
{
    private static Func<NestedClass> _nestedClassFactory;

    public static NestedClass New()
    {
        return _nestedClassFactory();
    }

    public sealed class NestedClass
    {
        private NestedClass()
        {

        }

        static NestedClass()
        {
            _nestedClassFactory = () => new NestedClass();
        }
    }
}

Comments

[VenomBlood]

Хотя подойдет и для нестатического)

[VenomBlood]

Еще один вариант — сделать nested тип private, и унаследвоать его от public интерфейса. Тогда конструктора видно не будет, но как интерфейс этот тип можно экспортировать во вне без проблем.

[Weageoo]

Сразу показалось неплохим решением, но…

1) Статический конструктор NestedClass() не будет вызван перед вызовом метода New() класса MyClass
2) Интерфейс нельзя создать напрямую, нужен конструктор класса
3) На самом деле, ситуация несколько сложнее:

using System;

class Program
{
  static void Main()
  {
    var t1 = MyClass.New(() => 1); // ОК
    var t2 = new MyClass.NestedClass<int>(() => 1); // Не должно компилироваться!
  }
}

public static class MyClass
{
  public static NestedClass<T> New<T>(Func<T> func)
  {
    return new NestedClass<T>(func);
  }

  public sealed class NestedClass<T>
  {
    private Func<T> _func;

    public NestedClass(Func<T> func)
    {
      _func = func;
    }
  }
}

* This source code was highlighted with Source Code Highlighter.

Попытка применить вариант с Factory-функцией:

public static class MyClass
{
  // Приходится писать dynamic - параметризация, сцуко (может можно как-то по-другому, не знаю)
  private static Func<dynamic, dynamic> _createNestedClass;

  public static NestedClass<T> New<T>(Func<T> func)
  {
    return _createNestedClass(func); // Object reference not set to an instance of an object
  }

  public sealed class NestedClass<T>
  {
    private Func<T> _func;

    static NestedClass()
    {
      // MSDN
      //
      // Статический конструктор вызывается автоматически для инициализации класса перед
      // созданием первого экземпляра или ссылкой на какие-либо статические члены
      //
      // Статический конструктор нельзя вызывать напрямую
      //
      // Пользователь не управляет тем, когда статический конструктор выполняется в программе
      _createNestedClass = f => new NestedClass<T>(f);
    }

    private NestedClass(Func<T> func)
    {
      _func = func;
    }
  }
}

* This source code was highlighted with Source Code Highlighter.

Попытка применить вариант с интерфейсом:

using System;

class Program
{
  static void Main()
  {
    var t1 = MyClass.New(() => 1); // ОК
    var t2 = new MyClass.NestedClass<int>(() => 1); // Не должно компилироваться!
  }
}

public static class MyClass
{
  interface INestedClass<out T>
  {
    void Method1();
    void Method2(Action<T> action);
  }

  public static INestedClass<T> New<T>(Func<T> func)
  {
    return new // чё?
  }

  private sealed class NestedClass<T> : INestedClass<T>
  {
    private Func<T> _func;

    private NestedClass(Func<T> func)
    {
      _func = func;
    }
    
    public void Method1() { }
    public void Method2(Action<T> action) { }
  }
}

* This source code was highlighted with Source Code Highlighter.

Вот такая ирония…

[VenomBlood]

Да, со статическим конструктором — можно сделать это просто стат. методом и вызывать его в стат. конструкторе внешнего класса, тем не менее если не хотите делать внешний класс generic — то не получится сделать типизацию.
С интерфейсом — тогда надо сделать public конструктор у private типа, и возвращать тип. Еще существует изврат с унаследованным классом с той же идеей — только protected конструктор, private наследуемый тип и у него — public конструктор.

Вот код для последних двух методов:

[VenomBlood]

Вот 100% не касался я ctrl+enter, что-то точно с хабром.

public class MyClass
{
    public static NestedClass<T> New<T>(Func<T> func)
    {
        return new NestedClassCreator<T>(func);
    }

    public class NestedClass<T>
    {
        private Func<T> _func;

        protected NestedClass(Func<T> func)
        {
            _func = func;
        }
    }

    private sealed class NestedClassCreator<T> : NestedClass<T>
    {
        public NestedClassCreator(Func<T> func)
            : base(func)
        {
        }
    }
}

public class MyClass
{
    public static INestedClass<T> New<T>(Func<T> func)
    {
        return new NestedClass<T>(func);
    }

    public interface INestedClass<T>
    {
    }

    private class NestedClass<T> : INestedClass<T>
    {
        private Func<T> _func;

        public NestedClass(Func<T> func)
        {
            _func = func;
        }
    }
}

В последнем случае во внешнем коде соотв. пишете MyClass.INestedClass = MyClass.New(....);

[Weageoo]

Если сделать статический метод вместо стат. конструктора — то он должен быть public, некрасивый рудимент получится. А за вариант через наследование — спасибо! Забираю!
Вот ещё можно через хак, конечно, сделать:

using System;
using System.Reflection;

class Program
{
  static void Main()
  {
    var t1 = MyClass.New(() => 1); // ОК
    //var t2 = new MyClass.NestedClass<int>(() => 1); // Ну да, теперь не компилируется..
  }
}

public static class MyClass
{
  public static NestedClass<T> New<T>(Func<T> func)
  {
    var info = typeof (NestedClass<T>).GetConstructor(
      BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance, null, new[] {typeof (Func<T>)}, null);

    return (info == null) ? null : (NestedClass<T>) info.Invoke(new[] {func});
  }

  public sealed class NestedClass<T>
  {
    private Func<T> _func;

    private NestedClass(Func<T> func)
    {
      _func = func;
    }
  }
}

* This source code was highlighted with Source Code Highlighter.

Но нехорошо это, может постигнуть кара небесная)

[Weageoo]

Да и с интерфейсом вариант ничё, однако.

[VenomBlood]

Тут интерфейс или класс — зависит от того, что, предположительно, будет чаще меняться — конструктор (тогда лучше интерфейс) или набор публичных свойств/методов (тогда лучше наследование).

[Weageoo]

В варианте с наследованием нехорошо то, что приходится убирать sealed у NestedClass. Печаль, злой кодер сможет его унаследовать и использовать его для реализаций своих извращённых фантазий.

[VenomBlood]

Если нет виртуальных членов — то тут единственная проблема (впрочем с интерфейсом тоже самое) — подставить своего наследника тому, кто требует базовый класс (интерфейс), но этот наследник не сможет перехватывать вызовы — можно будет только запихать что угодно в конструктор и, допустим по таймеру, что-то с классом делать. Можно, решить это хаком (а вот до .net 4.0 были security аттрибуты, сейчас не могу нагуглить пока замену им).

Answer 2

[Weageoo]

[System.Security.Permissions.ReflectionPermission(System.Security.Permissions.SecurityAction.Assert)]. Разве это не работает сейчас?

Comments

[VenomBlood]

Так это на рефлексию. Там были аттрибуты, запрещающие доступ к public членам из чужих сборок.