IronPython中共享的C#基类如何向下转型

在项目中，我们使用IronPython来定义工作流脚本来以应对科研多变的需求。项目使用的主要语言仍然是C#，使用C#封装了各种基础服务与基础设施。Python脚本只使用C#提供的服务，或者说只定义了逻辑流程，一切实际操作都有C#来操刀。一切工作良好，但在工程师(engineer)脚本^[1]中，我们需要直接对具体硬件定义逻辑流程。这些流程可以用来测试硬件的可连接性与功能正确性，也可以用来对硬件做压力测试。

按正常思维来说，脚本不应该访问物理硬件的Api。的确，我们在C#中已经提供了良好的抽象硬件接口。但该硬件产品处于研发阶段，硬件部件种类繁多，硬件参数以及实现逻辑上存在多样性。面向工程师，他们更需要直接去面对具体的硬件，去设置硬件参数，去针对具体硬件设计测试逻辑。

我们通过共享变量的方式将C#对象共享给IronPython脚本^[2]。IronPython获取到C#对象之后，直接使用C#实例服务。在创建C#硬件对象时，我们使用了IOC服务，最终使用的全部都是顶层的硬件抽象接口。那么当这些基类实例（虽然持有还是子类实例）共享到IronPython脚本时，他们是什么类型？如果要访问具体硬件的差异化方法，那么必须进行向下转型，这在Python中如何实现？

IronPython建立在Python（2.7）之上，Python作为一门脚本语言，本身是没有类型的或者叫鸭子类型。在这种风格中，一个对象有效的语义，不是由继承自特定的类或实现特定的接口，而是由"当前方法和属性的集合"决定。^[3] 我们在使用Python对象实例时，并不关心它的类型，更无转型之说。下面是python 2.7中对Class的解释：

Compared with other programming languages,Python’s class mechanism adds classes with a minimum of new syntax and semantics. It is a mixture of the class mechanisms found in C++ and Modula-3. 
Python classes provide all the standard features of Object Oriented Programming: the class inheritance mechanism allows multiple base classes, a derived class can override any methods of its
 base class or classes, and a method can call the method of a base class with the same name. Objects can contain arbitrary amounts and kinds of data. As is true for modules, classes partake 
of the dynamic nature of Python: they are created at runtime, and can be modified further after creation. [4]

从上述的说明可以看出，python（2.7） Class主要用来定义方法与属性集合，即使是继承，也只是实现复用的一种手段。既然Python无类型，那么C#共享给IronPython的对象实例到底是什么类型实例呢？如果共享的是实例的具体类型(new时的类型）,那么在IronPython中，操作的逻辑对象其实一直是真实的物理设备对象。

通过简单的测试，我发现真的是这样。测试方法是这样的，在C#中定义了两个类，这两个类为父子关系。通过基类类型共享到IronPython脚本，然后检查共享类型的具体类型，即在Python中检查其支持的操作。

C#代码如下：

class Program
    {
        private const string Path = @"v0.1scriptingPyengineer";
        static void Main(string[] args)
        {
            BaseA obj = new SubB();
            obj.Say();

            var engine = Python.CreateEngine();
            try
            {
                var scope = engine.CreateScope();
                scope.SetVariable("SB", obj);
                engine.ExecuteFile($"{Path}\crame.py",scope);  
  
            }
            catch(Exception ex)
            {
                WriteLine(ex);
            }

            ReadLine();
        }
    }

    public class BaseA
    {
        public virtual void Say()
        {
            WriteLine("Base A");
        }
    }

    public class SubB : BaseA
    {
        public override void Say()
        {
            WriteLine("Sub Class B");
        }

        public void Test()
        {
            WriteLine("Test method");
        }
    }

Python脚本如下：

#crame.py
print('SB' in globals())
csb = globals().get('SB')
print(dir(csb))
csb.Test()
csb.Say()

输出如下：

Sub Class B
True
['Equals', 'GetHashCode', 'GetType', 'MemberwiseClone', 'ReferenceEquals', 'Say', 'Test', 'ToString', '__class__', '__de
lattr__', '__doc__', '__format__', '__getattribute__', '__hash__', '__init__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__',
 '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__']
Test method
Sub Class B

从上可以看出，传递给IronPython的C#实例为其具体的对象类型，那就不存在在Python中需要向下转型具体型别的问题了。

参考

[1] 这里的工程师脚本面向光学工程师、液路工程师、电路板工程师等

[2] IronPython, http://ironpython.net/

[3] 鸭子类型, https://zh.wikipedia.org/zh-hans/%E9%B8%AD%E5%AD%90%E7%B1%BB%E5%9E%8B

[4] Python Class (2.7), https://docs.python.org/2.7/tutorial/classes.html