快速类型判定
??? 最近在寫一段代碼的時候,為了兼容各種未知的類型,以及完成一個根據類型自動分派的任務到對應的處理器時,使用了這樣的一個契約:
??? 用一個object數組來轉遞值,每個處理器則聲明一個可以處理的類型組合。
??? 然后在寫如何分派時,發生了一段小插曲。
分派原則
??? 首先,明確一下分派的原則,如果處理器聲明能處理的類型是:
string,int
??? 那么只有當對象數組的長度為2,并且類型分別為string和int時,才會分派到這個處理器上去執行,不過,要注意的一點是,string是引用類型,因此值可以為null,最終,聲明為string,int的處理器可以接受下列參數:
"aaa",123
null,123
??? 其他形式的參數,不應該分派給該處理器。
??? 然后,再說說更復雜的情況,如果處理器聲明能處理的類型是:
IClonable,int?
??? 那么,問題要稍微復雜一點,對于第一個參數而言,要求是任意實現了IClonable接口的對象(例如任何string,數組),當然null也是允許的。對于第二個參數而言,int?可以接受任意int或者null。
??? 綜合起來,也就是下列值是允許的:
"aaa”, 123
new int[0], null
null, null
??? 最后,給兩個特殊的契約,如果可以傳遞任意參數,那么就指定object,如果必須某一項為null,則類型指定null。
基礎實現
??? 統一好上面的契約,開始實現時,發現事情沒有想象中這么簡單,對于值為null的情況,需要判斷類型是否是引用類型(!Type.IsValueType),如果是值類型,還要額外允許可空類型(Nullable.GetUnderlyingType)。
??? 對于非可空的情況,則判斷繼承樹(Type.IsAssignableFrom),在加上其他的邏輯,代碼也不短,更要命的是其中用到了N多的反射,而且每次都要反射一把,性能絕對是個問題。
? ? (如果各位有興趣,可以自己實現一下,這里就不寫了)
思路
??? 解決這些問題之前,先想一下,如果這些類型在編譯時已知,那么代碼會怎么寫哪?
??? 假設需要判定對象obj中間的類型是不是string,那么會寫下面的代碼:
obj is string
??? 是不是IClonable,那么會寫下面的代碼:
obj is IClonable
??? 是不是int,那么會寫下面的代碼:
obj is int
??? 是不是int?,那么會寫下面的代碼:
obj is int?
??? 看到這里發現什么了?在c#中這些判定驚人的一致,唯一需要特殊處理的是null。所以想象一下,如果能把動態的類型實例,轉換成靜態的類型信息,對object數組的類型判定將變得非常簡單。
進階實現
??? 那么運用什么手段可以將動態類型實例變成靜態的類型信息哪?
??? 答案有很多,當然都圍繞一個主題——動態代碼生成
??? 這里用最輕量級的動態代碼生成方式Emit實現的,具體過程就略過了,最終的核心代碼部分如下:
public static Func<object[], bool> CreateFastTypeChecker(this Type[] expectedTypes) { // check parameters ... DynamicMethod dm = new DynamicMethod("Zhenway's Fast Type Checker", typeof(bool), new Type[] { typeof(object[]) }); var il = dm.GetILGenerator(); Label retFalse = il.DefineLabel(); il.Emit(OpCodes.Ldarg_0); il.Emit(OpCodes.Ldlen); il.Emit(OpCodes.Ldc_I4, expectedTypes.Length); il.Emit(OpCodes.Bne_Un, RetFalse); for (int index = 0; index < expectedTypes.Length; index++) { bool mustBeNull = expectedTypes[index] == null; bool mustNotBeNull = !mustBeNull && expectedTypes[index].IsValueType && Nullable.GetUnderlyingType(expectedTypes[index]) == null; if (expectedTypes[index] == typeof(object)) continue; Label Next = il.DefineLabel(); il.Emit(OpCodes.Ldarg_0); il.Emit(OpCodes.Ldc_I4, index); il.Emit(OpCodes.Ldelem, typeof(object)); il.Emit(OpCodes.Ldnull); il.Emit(OpCodes.Cgt_Un); if (mustNotBeNull) il.Emit(OpCodes.Brfalse, retFalse); else il.Emit(OpCodes.Brfalse_S, Next); if (mustBeNull) { il.Emit(OpCodes.Br, RetFalse); } else { il.Emit(OpCodes.Ldarg_0); il.Emit(OpCodes.Ldc_I4, index); il.Emit(OpCodes.Ldelem, typeof(object)); il.Emit(OpCodes.Isinst, expectedTypes[index]); il.Emit(OpCodes.Ldnull); il.Emit(OpCodes.Cgt_Un); il.Emit(OpCodes.Brfalse, RetFalse); } il.MarkLabel(Next); } il.Emit(OpCodes.Ldc_I4_1); il.Emit(OpCodes.Ret); il.MarkLabel(retFalse); il.Emit(OpCodes.Ldc_I4_0); il.Emit(OpCodes.Ret); return (Func<object[], bool>)dm.CreateDelegate(typeof(Func<object[], bool>)); }整個過程只需要花50行左右的代碼,但是卻可以帶來非常高的執行效率(當然,創建成本比較高,如果,只跑一兩次,那就虧了)。
總結
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