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  • 深入浅出Attribute(中)——Attribute本质论

    小序:

             上篇里,我们把Attribute“粘”在类的成员方法上show了一把,让Attribute跟大家混了个脸儿熟。中篇里,我们将探讨“究竟什么是Attribute”和“如何创建及使用Attribute”这两个问题。

             准备好了吗?Let’s go!

            

    正文:

             从上篇里我们可以看到,Attribute似乎总跟publicstatic这些关键字(Keyword)出现在一起。莫非使用了Attribute就相当于定义了新的修饰符(Modifier)吗?让我们来一窥究竟!

             先把下面这个例子编译出来:

                                  

    #define OK

    using System;
    using System.Diagnostics;

    namespace Sample
    {
             class
    Program
             {
                       [Conditional("OK")]
                       public static void TargetMethod()
                       {
                                Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Green;
                                Console.WriteLine(""t=<
    水之真谛>="nhttp://blog.csdn.net/FantasiaX"n"n");
                       }
                       static void Main(string[] args)
                       {
                                TargetMethod();
                       }
             }
    }

                        

             毋庸置疑,它的运行结果会是这样:

                

                  

             接下来,让我们把编译出的结果(.EXE文件)用“微软中间语言反编译器”打开,查看存储在程序集(Assembly,这在个例子中就是这个.EXE文件)中的中间语言代码(中间语言也就是我们常说的通用语言)。

                

                      

             如果你认为反汇编是件很神秘的事情,那你可就错了!比起x86汇编语言来,对.NET程序集的反汇编要简单得多——甚至可以说是与C#语言一一对应:

              

                       

            严格地来说,用来形成上图中树状结构的代码并不是程序集中的中间语言,而主要是元数据(Metadata)的功劳。包含在程序集中的元数据记录了这个程序集里有多少个namespace、多少个类、类里有什么成员、成员的访问级别是什么……而且,元数据是以文本(也就是Unicode字符)形式存在的,使用.NET的反射(Reflection)技术,很容易就能把它们读取出来并形成各种各样的漂亮视图——上面的树状图、VS里的Object Browser视图和自动代码提示功能,都是元数据与反射技术结合的产物。一个程序集(.EXE.DLL)能够使用包含在自己体内的元数据来完整地说明自己,而不必像C/C++那样带着一大捆头文件,这就叫作“自包含性”或“自描述性”。

                     

             扯的有点儿远了——让我们回到正题,双击反编译器中的TargetMethod:void()。这回弹出窗口里显示的内容是真正的微软中间语言代码了。这些代码也都是文本形式的,需要经过.NET的“虚拟机”再编译后才能被CPU所执行。顺便说一句:VB.NET代码也会编译成这样的中间代码,所以,.NET平台上所有语言的编译结果都是通用的。换句话说,你用C#编写了一个组件,把它编译成一个DLL文件并交给VB.NET程序员,VB.NET程序员可以直接使用,丝毫不必有任何担心J

                          

             今天我们不打算研究中间语言的编译和执行,主要是打算通过中间语言对一些被C#语言所掩盖的事实一窥究竟。

           

                   

             仔细观察中间代码之后,Attribute变得了无秘密!图中蓝色箭头所指处是两个“真正的”修饰符——Attribute并没有出现在这里。而在红色箭头所标识的位置,我们可以清楚地看出——这分明是在调用mscorlib.dll程序集System.Diagnostics名称空间中ConditionalAttribute类的构造函数。可见,Attribute并不是修饰符,而是一个有着独特实例化形式的类

                      

             Attribute实例化有什么独特之处呢?还是让我们再次观察中间语言代码——它有两个独特之处。

    1.         它的实例是使用.custom声明的。查看中间语言语法,你会发现.custom是专门用来声明自定义特性的

    2.         声明的位置是在函数真正的代码(IL_0000:IL_0014)之前

               

    God,我怀疑是不是讲的太深了。没关系,上面关于中间语言的东西你都可以不care,只需要记住一个结论就可以了——我们已经从“底层”证明了Attribute不是什么“修饰符”,而是一种实例化方式比较特殊的类

             

    Attribute的实例化

             就像牡蛎天生就要吸附在礁石或船底上一样,Attribute的实例一构造出来就必需“粘”在一个什么目标上。

             

             Attribute实例话的语法是相当怪异的,主要体现在以下三点上

    1.         不使用new操作符来产生实例,而是使用在方括号里调用构造函数的来产生实例。

    2.         方括号必需紧挨着放置在被附着目标的前面。

    3.         因为方括号里空间有限,不能像使用new那样先构造对象后再对对象的属性(Property)一一赋值。因此,对Attribute实例的属性的赋值也都挤在了构造函数的圆括号里L

    说实话,写代码的时候对于第1、第2两条适应起来还算容易,第3条写出来怎么看怎么别扭……而且尤其要记着的是:

    1.         构造函数的参数是一定要写的——有几个就得写几个——因为你不写的话实例就无法构造出来。

    2.         构造函数参数的顺序不能错,这个很容易理解——调用任何一个函数你都不能改变参数的顺序——除非它有相应的重载(Overload)。因为这个顺序的固定的,所以有些书里管这些参数称为“定位参数”,意即“个数和位置固定的参数”。

    3.         Attribute实例的属性的赋值可有可无——反正它会有一个默认值。而且,先对哪个属性赋值、后对哪个属性赋值不受限制。有些书管这些为属性赋值的参数叫“具名参数”——令人匪夷所思。

    OK,百闻不如一见,还是让我们自己写一个Attribute类来体验一下吧!

          

    自己动手写Attribute

             这回我们抛弃.NET Framework给我们准备好的各种Attribute,从头写一个全新的Attribute——Oyster

             下面我给出一个完整的小例子:

               

    //======水之真谛=======//
    //   
    上善若水,润物无声
     //
    /* http://blog.csdn.net/FantasiaX */

    using System;
    namespace OysterAttributeSample
    {
             class Oyster: System.Attribute                         //
    必需以System.Attribute类为基类

             {
                       // Kind
    属性,默认值为
    null
                       private string kind;
                       public string Kind
                       {
                                get { return kind; }
                                set { kind = value; }
                       }

                       // Age
    属性,默认值为

                       private uint age;
                       public uint Age
                       {
                                get { return age; }
                                set { age = value; }
                       }

                       //
    值为nullstring是危险的,所以必需在构造函数中赋值

                       public Oyster(string arg)                                     // 定位参数
                       {
                                this.Kind = arg;
                       }
             }

             [Oyster("Thorny ", Age=3)]    // 3
    年的多刺牡蛎附着在轮船(这是一个类)上。注意:对属性的赋值是在圆括号里完成的!

             class Ship
             {
                       [Oyster("Saddle")]          // 0
    年的鞍形牡蛎附着在船舵(这是一个数据成员)上,Age使用的是默认值,构造函数的参数必需完整
                       public string Rudder;
             }

             class
    Program
             {
                       static void Main(string[] args)
                       {
                                // ...
    使用反射来读取Attribute
                       }
             }
    }

                  

             为了不把代码拖的太长,上面这个例子中Oyster类的构造函数只有一个参数,所以对“定位参数”体现的还不够淋漓尽致。大家可以再为Oyster类添加几个属性,并在构造函数里多设置几个参数,体验一下Attribute实例化时对参数个数及参数位置的敏感性。

              

    能被Attribute所附着的目标

               

    让我们思考这样一个问题:牡蛎可以附着在船底、礁石上、桥墩上……甚至是别的牡蛎身上,那么Attribute呢?都可以将自己的实例附着在什么目标上呢?

    这个问题的答案隐藏在AttributeTargets这个枚举类型里——这个类型的可取值集合为:

                  

    =============================================================================

    All                                                  Assembly                                    Class                                             Constructor

    Delegate                                     Enum                                             Event                                             Field

    GenericParameter                   Interface                                       Method                                         Module

    Parameter                                   Property                                       ReturnValue                               Struct

    =============================================================================

                    

             一共是16个可取值。

             不过,上面这张表是按字母顺序排列的,并不代表它们真实值的排列顺序。使用下面这个小程序可以查看每个枚举值对应的整数值。

             

    // =<水之真谛>=
    // http://blog.csdn.net/FantasiaX
    using
    System;
    namespace AttributeTargetValue
    {
             class
    Program
             {
                       static void Main(string[] args)
                       {
                                Console.WriteLine("Assembly"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Assembly));
                                Console.WriteLine("Module"t"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Module));
                                Console.WriteLine("Class"t"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Class));
                                Console.WriteLine("Struct"t"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Struct));
                                Console.WriteLine("Enum"t"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Enum));
                                Console.WriteLine("Constructor"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Constructor));
                                Console.WriteLine("Method"t"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Method));
                                Console.WriteLine("Property"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Property));
                                Console.WriteLine("Field"t"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Field));
                                Console.WriteLine("Event"t"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Event));
                                Console.WriteLine("Interface"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Interface));
                                Console.WriteLine("Parameter"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Parameter));
                                Console.WriteLine("Delegate"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Delegate));
                                Console.WriteLine("ReturnValue"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.ReturnValue));
                                Console.WriteLine("GenericParameter"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.GenericParameter));
                                Console.WriteLine("All"t"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.All));
                                Console.WriteLine(""n");
                       }
             }
    }
               

             程序的运行结果是:

             

          

             可能出乎你的预料——它们的值并不是步长值为1的线性递增。你观察出什么规律来了吗?提醒你一下:从二进制的角度来考虑喔!!

         

             我想你一定发现了规律——除了All的值之外,每个值的二进制形式中只有一位是“1”,其余位全是“0”。这就是枚举值的另一种用法——标识位。那么,标识位有什么好处呢? 

    考虑这样一种情况:我们的Attribute要求既能附着在类上,又能附着在类的方法上,应该怎么做呢?

            

    我们知道,C#中有一个操作符“|”(也就是按位求“或”)。有了它,我们只需要书写

    AttributeTargets.Class | AttributeTargets.Method

    就可以了。因为这两个枚举值的标识位(也就是那个唯一的“1”)是错开的,所以只需要按位求或就解决问题了。我想,聪明的你一定立刻就能解释为什么AttributeTargets.All的值是32767了吧:p

            

             OK,了解了这些之后,我们应该怎样控制一个Attribute的附着目标呢?

             默认情况下,当我们声明并定义一个新Attribute类时,它的可附着目标是AttributeTargets.All。大多数情况下AttributeTargets.All就已经满足需求了,不过,如果你非要对它有所限制,那就要费点儿周折了。

         

    还拿我们上面创建的OysterAttribute举例——如果你想把它的附着目标限制为只有“类”和“值域”,你就应该这样书写:

             [AttributeUsage(AttributeTargets.Class|AttributeTargets.Field)]
             class Oyster : System.Attribute     
             {
                       // OysterAttribute
    类的具体实现

             }
               

             没想到吧!原来是用Attribute(的实例)附着在Attribute(类)上!本来吗,Attribute的本质就是类,而AttributeTargets.Class又说明Attribute可以附着在类上,所以,使用Attribute来“修饰”Attribute也就顺理成章了J

                

             最后,细心的读者可能会问这样两个问题:

    1.         如果一个Attribute附着在了某个类上,那么这个Attribute会为会随着继承关系也附着在派生类上呢?

    2.         可不可以像多个牡蛎附着在同一艘船上那样,让一个Attribute的多个实例附着在同一个目标上呢?

    Very good! 这真是两个好问题!请看下面的代码:

              

             [AttributeUsage(AttributeTargets.Class | AttributeTargets.Field, Inherited = false, AllowMultiple = true)]
             class Oyster : System.Attribute     
             {
                       // OysterAttribute
    类的具体实现

             }
              

             原来,AttributeUsage这个用来专门修饰AttributeAttribute除了可以控制修饰目标外,还能决定被它修饰的Attribute是否能够随宿主“遗传”以及是否可以使用多个实例来修饰同一个目标!

             OK,大家猜一猜,修饰ConditionalAttributeAttributeUsage会是什么样子呢?(提示:答案在MSDN里。)

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