Linq的超越——强类型反射

Linq的超越——强类型反射文/Daniel Cazzulino 大家都知道Linq引入了标准查询操作符，从而使查询成为C#语言中最重要的概念。但不知您是否意识到，Linq还可用于查询外的其他用途。下面我将首次探讨Linq用于查询外的其他领域。反射问题：远离类型安全错误至少就我自己而言，使用C#这种类型安全语言时，每当按下Ctrl＋Shift＋B（或Shift＋F6

《新程序员》编辑部

20503人浏览 · 2006-09-29 11:46:00

《新程序员》编辑部 · 2006-09-29 11:46:00 发布

Linq 的超越

——强类型反射

文/Daniel Cazzulino

大家都知道 Linq 引入了标准查询操作符，从而使查询成为 C# 语言中最重要的概念。但不知您是否意识到， Linq 还可用于查询外的其他用途。下面我将首次探讨 Linq 用于查询外的其他领域。

反射问题 ：远离类型 安全错误

至少就我自己而言，使用 C# 这种类型安全语言时，每当按下 Ctrl ＋Shift＋B （或 Shift ＋F6 ）键进行编译时，会有一种轻松和放心的感觉。我知道，由于使用错误的类型而产生的怪异且难于调试的运行时错误，以及像“方法缺失”这种提示几乎从未出现。但是使用反射时，如果我不小心，就会出现臭名昭著的 TargetInvocationException 和一些 NullReferenceException 之类的异常。下面正是我所遇到的：

MethodInfo method =
typeof(Mock).GetMethod("PublicMethodParameters",

newType[]{ typeof(string), typeof(int) }));

如果对 Mock 类应用重构以便重命名该方法，会发生什么情况呢？如果参数类型发生更改，会发生什么情况呢？毫无疑问，会发生运行时异常！如果采用一个使用大量反射的插入式灵活框架，这决不是一个小问题。由于害怕出错而不敢应用重构（或者使其代价昂贵）必然会限制您改进设计和完善代码的能力。那么，试着替换魔力字符串（ magic strings ）和松散类型的Type数组将会如何呢？

MethodInfo info =

Reflector.Method<Mock, string, int>(

(x, y, z) => x.PublicMethodParameters(y, z));

通过Linq进行强类型反射

其工作原理是作为参数传递的 λ 表达式（就像前一版本 .NET 中的委托一样）不一定要执行。

上面的代码基本上构造了一个可以调用类型上给定方法的 λ 表达式。声明方法的目标类型的类型就是 Method<> static generic 方法的第一个类型参数。您可指定的可选类型参数将是您要调用的方法的参数类型（如果存在）。如果我想获得无参数方法的 MethodInfo ，则表达式将是：

MethodInfo info = Reflector.Method<Mock>(
x => x.PublicMethodNoParameters());

这比您以前见到的任何 λ 表达式都典型。在 λ 表达式中，如果您需要传递附加参数，则必须将所有内容放到括号中（上例中的 x 、 y 和 z ）。用于属性和字段的类型映射功能是相同的：

PropertyInfo property =
Reflector.Property<Mock>(x => x.PublicProperty);

FieldInfo field =
Reflector.Field<Mock>(x => x.PublicField);

利用表达式树

现在我们开始讨论比较有趣的内容，即如何实现它。

在 Linq 中，任何接收 λ 表达式（委托类型）的方法都可以转换为接收相同委托类型的 Expression<T> 的方法，并且不需要更改客户机代码。例如：

privatestaticvoid DoSomething( Predicate<Mock> predicate)

可以替换为：

privatestaticvoid DoSomething(
Expression<Predicate<Mock><Mock>> predicate)

在上述两种情况下，调用代码可以是相同的 λ 表达式：

DoSomething(x => x.Value > 25);

这里发生的情况是，编译器不会将指针传入到第二个方法签名的匿名委托中，而是生成以表达式树的形式构建 AST （抽象语法树）的 IL 代码。如果您打开 Reflector （我的类型反射类的名字也由此而来，它是任何高级开发人员都应该经常使用的最伟大的工具）并取消对 DoSomething 的方法调用，就可以看到：

ParameterExpression expression1 =
Expression.Parameter(typeof ( Mock ), "x");

Program.DoSomething(
Expression.Lambda<Predicate<Mock>> (
Expression.GT(Expression.Field(
expression1, fieldof(Mock.Value)),

Expression.Constant(0x19, typeof(int)) ),

newParameterExpression []{ expression1 })

) ;

这里您可以看到编译器如何使用 Expression 类上的静态方法构建整个表达式（我对 API 的详细看法另外单独讨论）。当然，在方法实现中，您可以检查相同的树并执行任何想执行的操作。最新的 Linq CTP 包含一个非常酷的可视化工具，在运行时到达您的方法主体时可以用来查看表达式树中的情况：

到现在为止，您应该明白了我正在实现一个强类型反射：我接收一个表达式树，并在其中搜索方法调用节点（或者，对于属性和字段来说是成员访问）。下面是 Method<> 方法的实现：

publicstaticMethodInfo Method < TDeclaringType > (
Expression<Operation> method)

{

return GetMethodInfo(method);

}

privatestaticMethodInfo GetMethodInfo (Expression method )

{

LambdaExpression lambda = method asLambdaExpression;

if (lambda == null )
thrownewArgumentNullException ( "method" );

MethodCallExpression methodExpr = null;

// 我们的 Operation<T> 返回一个对象，故首先可以声名一
// 个类型转换（如果方法无返回对象）或直接方法调用。

if (lambda.Body.NodeType == ExpressionType.Cast)

{

// 类型转换是一个一元操作，而操作数是一个方法调用表达式。

methodExpr = (( UnaryExpression )lambda.Body).
Operand asMethodCallExpression;

}

elseif (lambda.Body.NodeType == ExpressionType.MethodCall ||

lambda.Body.NodeType == ExpressionType.MethodCallVirtual)

{

methodExpr = lambda.Body asMethodCallExpression;

}

if (methodExpr == null)
thrownewArgumentException ( "method" );

return methodExpr.Method;

}

我创建的就是 Operation 委托类型。不能使用 Linq Func<T> （以及 T 、 Arg0 ……），因为它们返回的是布尔值。我需要更灵活的对象，简单来说就是返回对象的对象，以及接收一些固定参数类型（例如 Func<T> ）的委托“重载”。因此我得到如下内容：

publicdelegateobjectOperation ();

publicdelegateobjectOperation<T>(T declaringType);

publicdelegateobjectOperation(T declaringType, A0 arg0);

...

注意， API 的用户从来都不会知道这些委托类型的对象的存在，就像查询操作符的用户从不知道 Func<T> 的存在一样。我希望将来这些委托能够消失，而代之以更好的东西（可能是 publicdelegateobject Operation < params T> ;) ）。此外，注意我是如何将新的参数类型的参数添加到Ｔ “ 后面 ” 的，Ｔ是重载的通用转换，与 Linq 在 Func<T> 中的功能正好相反。

属性和字段与上面的例子非常类似，没有什么特殊之处。不过， Method 重载确实是一个很好的部分：

publicstaticMethodInfo Method<TDeclaringType>(
Expression<Operation<TDeclaringType>> method)

{

return GetMethodInfo(method);

}

publicstaticMethodInfo Method<TDeclaringType, A0> (
Expression<Operation<TDeclaringType, A0>> method)

{

return GetMethodInfo(method);

}

publicstaticMethodInfo Method<TDeclaringType, A0, A1>(
Expression<Operation<TDeclaringType, A0, A1>> method)

{

return GetMethodInfo(method);

}

...

好了，重点到底是什么？由于能够指定参数类型并在 λ 表达式中声明它们，您通常能够获得强类型和编译类型的安全性，即使您在结尾处使用了反射。回到最开始的例子：

MethodInfo info = Reflector.Method<Mock, string, int>(
(x, y, z) => x.PublicMethodParameters(y, z));

看一下如何使 y 和 z 参数成为强类型参数，并用于在编译时找出 λ 表达式中 “ 调用 ” 的是哪个方法。完全更新 IDE 以便与 C# 3.0 一起使用时，给定参数的重命名重构工具可提供期望的结果：它在任何情况下都会重命名，就像您使用它时一样，即使对于反射也是如此！并且，如果您更改参数类型，代码将会编译失败！