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うならぼ

どうも。

F#のIEventに求められる「標準のデリゲート型」の定義、もしくはdelegate制約の話

C#などで書かれたクラスにF#からアクセスする際、EventHandler デリゲートと互換性のあるイベントは IEvent<'Delegate,'Args> としてアクセスすることができます。

互換性のないデリゲート型を IEvent<'Delegate,'Args'>'Delegate 型引数に指定するとコンパイルエラーになります。互換性といっても、AssemblyLoadEventHandler のように EventHandler<'T> にキャストできないような型でもいいのですから、継承関係では判断することができません。どうやって検証しているのでしょうか。

ソースコードを探検する

リファレンス には次のような定義が書かれています。

type IEvent<'Delegate,'Args when 'Delegate : delegate<'Args,unit> and 'Delegate :> System.Delegate> =
interface
inherit IObservable<'Args>
inherit IDelegateEvent<'Delegate>
end

when 'Delegate : delegate<'Args,unit> という型制約が気になりますね。言語リファレンスを読んでみましょう。

Delegate Constraint : delegate<tuple-parameter-type, return-type>

The provided type must be a delegate type that has the specified arguments and return value; not intended for common use.

https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/articles/fsharp/language-reference/generics/constraints

デリゲートを構成する型で制約をかけられるように見えますが、件のデリゲートは 'Args -> unit ではなく obj * 'Args -> unit のはずです。どういうことでしょうか。

次のコードもコンパイルエラーになってしまいます。

let test (value:'T when 'T : delegate<int,unit> and 'T :> Delegate) = ()
type Foo = delegate of int -> unit

test (new Foo(fun x -> () ))
// error FS0001: 型 'Foo' には標準ではないデリゲート型があります

delegate制約の挙動を掘り下げる必要がありそうです。いざソースコードへ。

fsharp/ConstraintSolver.fs at 8dcf06f949dc9d05d35aa6bab0fbbd4911d480f3 · fsharp/fsharp · GitHub

and SolveTypIsDelegate (csenv:ConstraintSolverEnv) ndeep m2 trace ty aty bty =
    trackErrors {
        let g = csenv.g
        let m = csenv.m
        let denv = csenv.DisplayEnv
        if isTyparTy g ty then 
            return! AddConstraint csenv ndeep m2 trace (destTyparTy g ty) (TyparConstraint.IsDelegate(aty,bty,m))
        elif isDelegateTy g ty then 
            match TryDestStandardDelegateTyp csenv.InfoReader m AccessibleFromSomewhere ty with 
            | Some (tupledArgTy,rty) ->
                do! SolveTypEqualsTypKeepAbbrevs csenv ndeep m2 trace aty tupledArgTy 
                do! SolveTypEqualsTypKeepAbbrevs csenv ndeep m2 trace bty rty 
            | None ->
                return! ErrorD (ConstraintSolverError(FSComp.SR.csTypeHasNonStandardDelegateType(NicePrint.minimalStringOfType denv ty),m,m2))
        else 
            return! ErrorD (ConstraintSolverError(FSComp.SR.csTypeIsNotDelegateType(NicePrint.minimalStringOfType denv ty),m,m2))
    }

delegate制約の tuple-parameter-typeatyreturn-typebty に対応します。そしてこれらが対象の型である ty と比較されているのか追っかけてみると、TryDestStandardDelegateTyp という関数に行きつきます。もう答えがほとんど見えていますが、この実装も確認してみます。

fsharp/InfoReader.fs at 35d22f8d2b4b39744060709d20528afa31737ae7 · fsharp/fsharp · GitHub

/// Try and interpret a delegate type as a "standard" .NET delegate type associated with an event, with a "sender" parameter.
let TryDestStandardDelegateTyp (infoReader:InfoReader) m ad delTy =
    let g = infoReader.g
    let (SigOfFunctionForDelegate(_,compiledViewOfDelArgTys,delRetTy,_)) = GetSigOfFunctionForDelegate infoReader delTy m ad
    match compiledViewOfDelArgTys with 
    | senderTy :: argTys when (isObjTy g senderTy) && not (List.exists (isByrefTy g) argTys)  -> Some(mkTupledTy g argTys,delRetTy)
    | _ -> None

基準に沿っていることを確認したうえで、最初の引数を除いて返しています。そしてこれがdelegate制約の tuple-parameter-type と比較されるわけですね。

まとめ

  • IEventのような「標準のデリゲート型」の判定は型引数のdelegate制約によって行われている
  • delegate制約に指定するデリゲート引数の型は、最初のsenderを除いて、複数あればタプル型として指定する
  • 「標準のデリゲート型」の基準は、最初の引数が obj 型であり、残りの引数にref引数がないこと

第二引数はEventArgsを継承してなくてもいいんだ?

F#には Handler<'T> というデリゲートがあり、これは EventHandler<'T>'T がEventArgsじゃなくてもいい版です。

type Foo() =
    let event1 = new Event<int*int>()
    
    [<CLIEvent>]
    member this.Event1 = event1.Publish
    
    member this.Trigger(x, y) =
        event1.Trigger(x,y)

let foo = new Foo()
foo.Event1.Add(fun (x, y) -> printfn "%d,%d" x y)
foo.Event1.AddHandler <| new Handler<_>(fun sender (x, y) -> printfn "%d,%d" x y)
foo.Trigger(1,2)

タプルじゃなくて3引数以上のデリゲートでもいいんだよね?

DelegateEvent<'Delegate> を使えばそういうイベントも作れますし公開できます。

type FooDelegate = delegate of obj * int * int -> unit
type Foo() =
    let event1 = new DelegateEvent<FooDelegate>()
    
    [<CLIEvent>]
    member this.Event1 = event1.Publish
    
    member this.Trigger(x, y) =
        event1.Trigger([| obj(); x; y |])

let foo = new Foo()
foo.Event1.Add(fun (x, y) -> printfn "%d,%d" x y)
foo.Event1.AddHandler <| new FooDelegate(fun sender x y -> printfn "%d,%d" x y)
foo.Trigger(1,2)

でも第一引数にsenderは必須なんだ?

前述の TryDestStandardDelegateTyp の実装の近くにこんなコメントがあります。

In the F# design, we take advantage of the following idiom to simplify away the bogus "object" parameter of the of the "Add" methods associated with events. If you want to access it you can use AddHandler instead.

ハンドラ側でsenderを省略できるようにするうえで、デリゲート側には必ず存在するものとしておきたかった、というところなのかなと。