[2017-08-25]100行CSharp代码利用dynamic写个DSL(特定领域语言)

最近看《CLR via C#(第4版)》

读到第五章末尾

dynamic基元类型

时，看了下作者的一个利用dynamic动态调用string类型的Contains方法（静态方法）的实现，突然发现这个不就是Ruby的

method missing

么！虽然当时已经夜深，仍忍不住起来试试，写了个利用Dynamic构建Xml的小Demo，非常有趣。于是有了本文。

所以，我当时想处理什么问题呢？

Ruby的

method missing

机制，会ruby，用过ror框架（Ruby on Rails）的肯定见识过。

RoR框架中的数据层，可以仅从方法名称中就可以推导出所需的sql查询条件（这个方法甚至没有定义过！）。在没有任何方法实现的情况下，由ruby提供机制以在运行时处理

当我找不到那个方法时，我应该做点什么？

，即

method missing

，在其中仅通过解析方法名，就可以构造sql语句并返回正确的查询结果。

忘了是几年前，当时应该ruby才1.9版左右，看到这个特性，感觉特别惊艳。

而，CSharp在拥有dynamic后，也可以做到类似的事情，处理sql可能略繁琐，这里以构建Xml为例。

我想要的效果是，让类似以下的代码(控制台项目)能运行，并且返回一个Xml结构：

var xmlWrapper =
(某个dynamic对象)
.A
.B
.C
.D
.E;//ABCDE可以是任何字符串，当然没有任何预先的方法或者属性定义

期望的结果是：

<root>
<A>
<B>
<C>
<D>
<E />
</D>
</C>
</B>
</A>
</root>

这个好处是什么呢？构建Xml的时候，将多余字符减少到最少！恩，程序员都是懒人。

Step1 首先我们需要一个dynamic

上面的变量名

xmlWrapper

揭示了，我们需要一个Wrapper，这个Wrapper提供了dynamic的运行时绑定机制。

而且，我们观察一下期望的代码书写方式

(某个dynamic对象).A.B.C

而非

.A().B().C()

，所以我们要针对动态调用属性进行处理。

给Wrapper起个名字叫

XmlDynamicConstructor

，于是我们先有最初的版本：

public sealed class XmlDynamicConstructor : DynamicObject
{
public XElement Element { get; }

public XmlDynamicConstructor(XElement element)
{
//初始化时构建一个XElement对象，如上面期望结果中的root节点
Element = element;
}

public override bool TryGetMember(GetMemberBinder binder, out object result)
{
var name = binder.Name;//获取调用时的名称，如上面的A
var child = new XElement(name);
child.Add(Element);
//为了能继续“链式”调用，必须将返回结果设为一个Wrapper，
//这里以节点A作为下一步处理的“根节点”
result = new XmlDynamicConstructor(child);
return true;
}
}

原理很简单，dynamic调用时，我们知道A这个属性或是A()方法并未定义过，所以在Wrapper中进行处理，将A构造为Xml的一个节点，然后继续返回包含A的Wrapper做下一步处理，又能在A节点中以同样的方式加入B节点，如此，一直继续下去。。。

最后，我们尝试输出xmlWrapper的Element对象:

<E>
<D>
<C>
<B>
<A>
<root />
</A>
</B>
</C>
</D>
</E>

额，为啥反了。。。

原来是疏忽了，应该将

child.Add(Element);

修正为

Element.Add(child)

，再运行：

<E />

勒个去，剩一个节点了？好吧，xmlWrapper这个变量，在每次调用时都被替换为子节点的引用了。

由于

调用的执行是按栈的方式

进行的，貌似这个问题不好处理。我们暂且保留下root那个XElement对象的引用，输出root节点看看：

修改

Main()

如下：

var root = new XElement("root");
var xmlWrapper =
((dynamic)new XmlDynamicConstructor(root))
.A
.B
.C
.D
.E;

Console.WriteLine(root);
Console.ReadLine();

输出：

<root>
<A>
<B>
<C>
<D>
<E />
</D>
</C>
</B>
</A>
</root>

OK，对了！但是每次都要保留根节点，比较心塞，怎么解决这个问题？Wrapper内再加点东西？

Step2 改良，传递根节点引用，重写xmlWrapper的ToString

首先，从上面的结果来看，整个Xml的构建是没问题的，就是输出方式有点难看，我们分析分析。

从调用方式上看，xmlWrapper虽然事实上每次调用后都会被替换为子节点的Wrapper，但是我更期望能直接Console.Write输出从root节点开始的整个结构。所以我们必须能在任何一个节点上都能找到根节点。

改进下

XmlDynamicConstructor

，如下：

public sealed class XmlDynamicConstructor : DynamicObject
{
public XElement Element { get; }
//调用任一节点Wapper的RootElement时，实际返回的是root的Element
public XElement RootElement { get { return _root.Element; } }

private XmlDynamicConstructor _root;//保存root节点的Wrapper

public XmlDynamicConstructor(XElement element)
{
//初始化时构建一个XElement对象，如上面期望结果中的root节点
Element = element;
_root = this;
}

public XmlDynamicConstructor(XElement element, XmlDynamicConstructor root)
{
Element = element;
_root = root;
}

public override bool TryGetMember(GetMemberBinder binder, out object result)
{
var name = binder.Name;//获取调用时的名称，如上面的A
var child = new XElement(name);
Element.Add(child);
//为了能继续“链式”调用，必须将返回结果设为一个Wrapper，
//这里以节点A作为下一步处理的“根节点”
result = new XmlDynamicConstructor(child, _root);//传递 _root
return true;
}

public override string ToString()
{
return RootElement.ToString();//可直接用Console.Write输出xmlWrapper对象
}
}

改下调用代码，如下：

var xmlWrapper =
((dynamic)new XmlDynamicConstructor(new XElement("root")))
.A
.B
.C
.D
.E;

Console.WriteLine(xmlWrapper);

输出，符合预期！调用方式也比前面要人性化很多！

Step3 不能光会增加子节点，兄弟节点呢？

观察上面的调用方式，CSharp中的方法调用、属性调用的

点符号

已经被使用于

增加子节点

了，那么我们要换个符号用于

增加兄弟节点

，就用

加号

吧。

在

XmlDynamicConstructor

敲个

override

看看，看来看去只有

TryBinaryOperation

比较像。

public override bool TryBinaryOperation(
BinaryOperationBinder binder, object arg, out object result)
{
if (!(arg is XmlDynamicConstructor))
{
throw new ArgumentException(
"operatiing object should be type of XmlDynamicConstructor!");
}

dynamic brother = arg;

//AddChecked是指执行溢出检测的加法运算
if (binder.Operation == ExpressionType.Add
|| binder.Operation == ExpressionType.AddChecked)
{
Element.AddAfterSelf(brother.RootElement);
}
else
{
throw new NotImplementedException();
}

result = this;
return true;
}

依然很简单的代码，试试看：

static void Main(string[] args)
{
var xmlWrapper =
((dynamic)
new XmlDynamicConstructor(new XElement("root")))
.A
.B
.C
.D
.E
+
((dynamic)
new XmlDynamicConstructor(
new XElement("F")))
.G
.H
.I;

Console.WriteLine(xmlWrapper);
Console.ReadLine();
}

输出：

<root>
<A>
<B>
<C>
<D>
<E />
<F>
<G>
<H>
<I />
</H>
</G>
</F>
</D>
</C>
</B>
</A>
</root>

我们可以看到节点E和节点F成兄弟节点了，并且F还带着子节点。

Step4 继续改良，要考虑下为Xml节点添加属性了

前面我们

override

了

TryGetMember

和

TryBinaryOperation

，我们可以看到他们分别对应dynamic调用属性和运算符时的处理。那么方法呢？

再来个

override

，发现

TryInvokeMember

比较像（不再单独演示结果）：

public override bool TryInvokeMember(
InvokeMemberBinder binder, object[] args, out object result)
{
var name = GetName(binder.Name);
var child = new XElement(name);

if (args.Length > 0)
{
var arg = args[0];
//一个辅助方法设置XElemnt的xml属性
XDC.SetAttributes(child, arg);
}

Element.Add(child);
result = new XmlDynamicConstructor(child, _root);
return true;
}

还有之前

((dynamic) new XmlDynamicConstructor(new XElement("root")))

这行比较丑，换个短点的，比如

XDC.New("root")

。

篇幅已经挺长，不再单独演示了。

总结

通过继承

DynamicObject

，我们可以自定义如何处理dynamic类型的运行时动态绑定。当然这肯定有一定的性能开销，但是对于某些任务，这个机制是极其方便的，甚至可以说是非常潇洒的，正因如此，Ruby的

method missing

也被誉为

Ruby程序员的梦中情人

。

希望本文能给大家一定收获。

完整代码请见TinyDSL.Xml

完整版

XmlDynamicConstructor

大概就80多行代码，

XDC

也才20几行，文章标题上说的100行写个DSL基本达成。