Emit应用中的常用技巧

Emit是.net Framework的Reflection的重要组成部分，其地位类同于Java中的cglib，在一些项目中特别是一些公共项目中不可或缺。在我的Kanas.net框架的数据囊中便使用了Emit，并且不可替代。
Emit的典型应用如下：
1.动态代理，参见：http://www.castleproject.org/index.php/DynamicProxy
2.解除对非托管dll的绑定，参见：http://www.codeproject.com/dotnet/DynamicDllImport.asp
3.工具及IDE插件的开发
4.公共代码安全模块的开发
本文与大家分享一些常用的技巧。

1.布局
定义动态类的一种比较好的方式是定义一个基类，留下一些虚拟或抽象方法由动态类继承。比较合理的方案是在这个基类中定义一个静态方法，返回动态类型的Type实例甚至直接返回该基类的实例(或者称代理)。在Emit布局中需要考虑的问题是Assembly的名称和类型名称，不可以重复，如果有可能由Emit生成多个动态类型，并且不是一次生成，这个问题就会突出出来。我的意见是Assembly的名称采用固定名称头加上随机字符串名称尾的方式。类型名称则可以采用手工方式定义来避免重复。

2.重载方法(override)
在所有Method Declare的方法中，重载一个方法是最简单的了。你可以简单地使用反射就可以拿到所有的Parameter定义所需要的Type，而不需要挖空心思去寻找类型的反射实例。
重载方法有两种情况，一种是重载基类的虚拟或者抽象方法，另一种是实现接口方法(严格说并不是重载)。这两种情况公共的地方是MethodAttributes中必须包括MethodAttributes.HideBySig和MethodAttributes.Virtual。前一种情况必须还包括MethodAttributes.ReuseSlot，而后一种情况必须还包括MethodAttributes.NewSlot。获取参数原型的方法非常简单，通过反射遍历所有的参数，取出类型来存入一个数组即可。
片段一：重载一个方法

private ILGenerator OverrideMethod(TypeBuilder typeBuilder, MethodInfo baseMethod)
{
ParameterInfo[] paramInfos = baseMethod.GetParameters();
Type[] argTypes = new Type[paramInfos.Length];
int i = 0;
foreach (ParameterInfo pi in paramInfos)
{
argTypes[i ++] = pi.ParameterType;
}
MethodAttributes attributes = MethodAttributes.HideBySig | MethodAttributes.Virtual | MethodAttributes.ReuseSlot//MethodAttributes.NewSlot;
if (baseMethod.IsPublic)
{
Attributes |= MethodAttributes.Public;
}
MethodBuilder method = typeBuilder.DefineMethod(baseMethod.Name, attributes, baseMethod.ReturnType, argTypes);
return method.GetILGenerator();
}

片段二：重载一个接口方法实现

private ILGenerator OverrideMethod(TypeBuilder typeBuilder, MethodInfo baseMethod)
{
ParameterInfo[] paramInfos = baseMethod.GetParameters();
Type[] argTypes = new Type[paramInfos.Length];
int i = 0;
foreach (ParameterInfo pi in paramInfos)
{
argTypes[i ++] = pi.ParameterType;
}
MethodAttributes attributes = MethodAttributes.HideBySig | MethodAttributes.Virtual | MethodAttributes.ReuseSlot//MethodAttributes.NewSlot | MethodAttributes.Public;
MethodBuilder method = typeBuilder.DefineMethod(baseMethod.Name, attributes, baseMethod.ReturnType, argTypes);
typeBuilder.DefineMethodOverride(method, baseMethod);
return method.GetILGenerator();
}

3.加入到AppDomain(应用域)
如果Emit返回动态类型后，立即建立实例并输出参与后期的行为，不涉及AppDomain问题。但如果输出的只是动态类型，就必须将动态类型所在的Assembly加入到AppDomain中。类型是元数据，当然是Singleton的，所以采用一个静态的Hashtable来管理就够了。每生成一个动态类型就将该类型所在的Assembly以类型为关键字存入Hashtable，然后给定AppDomain的CurrentDomain实例的AssemblyResolve事件，在事件Handler中查找指定类型对应的Assembly作为返回。
需要特别说明的是，给CurrentDomain设定事件只需要在每次定义Assembly时设定，而不是定义每个动态类型时设定。

4.获取参数类型
在C#.net中获取类型的Type实例并那么自由。例如void*这样的参数类型就必须用到unsafe限定。而带有ref或者out限定符以及带有“伪标签”的参数就更难获取参数类型的Type实例了。例如[In, Out] string。
这样的情况下，比较简单的方式就是定义一个“伪方法”，将所有比较变态一点的参数都用到，目的只是为了反射而反射。例如可以定义这个方法：

private static void PseudCall(ref IntPtr p1, [In, Out] string[] p2, [MarshalAs(UnmanagedType.LPArray)] byte[] p3, ref SE_Error p4)
{
}

然后在运行时通过以下方式获取这个类型集合：

MethodInfo tmi = typeof(EngineFactory).GetMethod("PseudCall", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Static);
ParameterInfo[] pis = tmi.GetParameters();
Type[] types = new Type[pis.Length];
for (int i = 0; i < pis.Length; i ++)
{
types[i] = pis[i].ParameterType;
}

5.循环分支
大部分情况下，Emit生成的动态类型及方法都不能太复杂，所以采用“短分支”指令是很自然的事情。但是凡事总有例外，特别是有些代码是通过循环来实现的，在这种情况下，就有可能通过“短分支”想实现长距离的代码跳转。
例如在C#中：

{
case 1:
…
break;
case 2:
…
break;
…
case 100:
…
break;
}

以上代码用MSIL实现时，case 1的break有可能无法通过短跳转跳到分支以外，但是按以下方式实现却是非常保险的：

{
case 1:
…
goto b1;
case 2:
…
b1:
goto b2;
…
case 100:
…
b99:
goto b100;
}
b100:
…
这样只要保证每个case中生成的代码长度不超过128字节，就有绝对的安全保证。
实现这样的逻辑其实非常简单：

Label ln = methodGenerator.DefineLabel();
bool isFirst = true;
foreach (int i in list)
{
// 生成case中的代码
……
// 此处需要跳转
if (isFirst)
{
isFirst = false;
}
else
{
methodGenerator.MarkLabel(ln);
ln = methodGenerator.DefineLabel();
}
methodGenerator.Emit(OpCodes.Br_S, ln);
// 不跳转的后续处理
…
}
// 退出前的处理
…
methodGenerator.MarkLabel(ln);