Animando árvores de expressão com geração de código

As árvores de expressão System.Linq.Expressions



tornam possível expressar intenções não apenas pelo código em si, mas também por sua estrutura e sintaxe.

Sua criação a partir de expressões lambda é, na verdade, um açúcar sintático, no qual o código comum é escrito, e o compilador constrói uma árvore sintática ( AST ) a partir dele , que inclui referências a objetos na memória e captura variáveis. Isso permite que você manipule não apenas os dados, mas também o código no contexto do qual eles são usados: reescrever, complementar, transferir e somente então compilar e executar.

A compilação em tempo de execução produz delegados produtivos que geralmente são mais rápidos do que aqueles compilados em tempo de construção ( ao custo de menos sobrecarga ). No entanto, a própria compilação leva dezenas de milhares de vezes mais do que chamar o resultado da compilação.

Isso é especialmente ofensivo quando a expressão é simples, por exemplo, contém apenas acesso a uma propriedade (em bibliotecas para mapeamento, serialização, vinculação de dados), uma chamada a um construtor ou método (para soluções IoC / DI).

Delegados compilados geralmente são armazenados em cache para serem reutilizados, mas isso não salva em scripts quando o primeiro acesso acontece a um lote de cada vez. Nesses casos, o tempo de execução das expressões de compilação torna-se significativo e atrasa a inicialização do aplicativo ou das janelas individuais.

Para reduzir o tempo que leva para obter delegados de árvores de expressão, use:

• Interpretação integrada.
  
  A necessidade de usar um interpretador em vez de um compilador é indicada pelo sinalizador correspondente:

  
  
  
  
  

  Expression.Compile(preferInterpretation: true)
        
        
  
          
          
          
        
  
      
          
          
          
        
        
  
          
          
          
        
  
      
      

  Acontece por reflexão, mas com a sobrecarga de formar uma pilha de instruções.

  
  
  
  
  

  Xamarin.iOS, Xamarin.watchOS, Xamarin.tvOS, Mono.PS4 Mono.XBox IL (System.Reflection.Emit
  
  
  
  ) .

  
  
  
  
  

• FastExpressionCompile @dadhi.
  
  p IL .

  
  
  
  
  

  JIT Mono Interpreter.

  
  
  
  
  

• .
  
  , .

  
  
  
  
  

  , . , Fasterflect, System.Reflection.Emit
  
  
  
  Mono Interpreter.

  
  
  
  
  

, , :

- (design-time) (compile-time).

compile-time .

API , . , , . - DI — , .

API , . : , run-time compile-time — . , — .

,

namespace Namespace
{
  public class TestClass
  {
    public int Property { get; set; }
  }
}
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

System.Linq.Expressions.Expression<T>

Expression<Func<TestClass, int>> expression = o => o.Property;
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

Func<object, object> _ = obj => ((Namespace.TestClass)obj).Property;
Action<object, object> _ => (t, m) => ((Namespace.TestClass)t).Property
  = (System.Int32)m;
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

:

namespace ExpressionDelegates.AccessorRegistration
{
  public static class ModuleInitializer
  {
    public static void Initialize()
    {
      ExpressionDelegates.Accessors.Add("Namespace.TestClass.Property",
        getter: obj => ((Namespace.TestClass)obj).Property,
        setter: (t, m) => ((Namespace.TestClass)t).Property = (System.Int32)m);
    }
  }
}
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

, , :

• Microsoft.CodeDom,

  
  
  
  
  

• T4,

  
  
  
  
  

• PostSharp,

  
  
  
  
  

• Fody,

  
  
  
  
  

• Roslyn Source Generators.

  
  
  
  
  

, Roslyn Source Generators C# .

, Roslyn Source Generators , . . Roslyn API, code-fix.

Roslyn Source Generators - ( !) .

:

namespace Microsoft.CodeAnalysis
{
  public interface ISourceGenerator
  {
    void Initialize(GeneratorInitializationContext context);
    void Execute(GeneratorExecutionContext context);
  }
}
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

.

Initialize



- . GeneratorInitializationContext



.

Execute



, , , , .

Roslyn SyntaxTree



:

GeneratorExecutionContext.Compilation.SyntaxTrees
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

:

semanticModel =
  GeneratorExecutionContext.Compilation.GetSemanticModel(SyntaxTree)
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

, ( ) , , .

- System.Linq.Expressions.Expression<T>



- , , :

, (Symbol



), :

• , ;

  
  
  
  
  

• ;

  
  
  
  
  

• IsStatic
  
  
  
  , IsConst
  
  
  
  , IsReadOnly
  
  
  
  .

  
  
  
  
  

.

Roslyn API (Microsoft.CodeAnalysis



) , c API (System.Reflection



). ISymbol.ToDisplayString(SymbolDisplayFormat)



c :

/, :

:

var sourceBuilder = new StringBuilder(
@"namespace ExpressionDelegates.AccessorRegistration
{
  public static class ModuleInitializer
  {
    public static void Initialize()
    {");

      foreach (var line in registrationLines)
      {
        sourceBuilder.AppendLine();
        sourceBuilder.Append(' ', 6).Append(line);
      }

      sourceBuilder.Append(@"
    }
  }
}");

GeneratorExecutionContext.AddSource(
  "AccessorRegistration",
  SourceText.From(sourceBuilder.ToString(), Encoding.UTF8));
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

... :)

, Source Generators , C# 9+. .NET 5.

Roslyn Source Generators API .NET Standard, .NET Core, .NET Framework Xamarin Uno.SourceGeneration.

Uno.SourceGeneration ISourceGenerator [Generator], # 9 Microsoft.CodeAnalysis



Uno:

using Uno.SourceGeneration;
using GeneratorAttribute = Uno.SourceGeneration.GeneratorAttribute;
using ISourceGenerator = Uno.SourceGeneration.ISourceGenerator;
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

<ItemGroup>
  <SourceGenerator Include="PATH\TO\GENERATOR.dll" />
</ItemGroup>
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

API , , .

Module Initializer. ( ), . CLR, , C# c [ModuleInitializer]



9 .

Fody — Fody.ModuleInit



. ModuleInitializer



. .

Fody.ModuleInit



MSBuild FodyWeavers.xml



Weaver- Fody .

, :

1. Source Generator , , ModuleInitializer
   
   
   
   .

   
   
   
   
   

2. Fody.ModuleInit



ModuleInitializer
   
   
   
   .

   
   
   
   
   

3. ModuleInitializer
   
   
   
   , .

   
   
   
   
   

:

Expression<Func<string, int>> expression = s => s.Length;

MemberInfo accessorInfo = ((MemberExpression)expression.Body).Member;
Accessor lengthAccessor = ExpressionDelegates.Accessors.Find(accessorInfo);

var length = lengthAccessor.Get("17 letters string");
// length == 17
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

, :

, - .

, .

, — , .

System.Reflection.MemberInfo



. .

.

: github/ExpressionDelegates, nuget.

, Source Generators :

• Source Generator Playground (github).
  
  Roslyn Source Generators , .

  
  
  
  
  

• Visual Studio.
  
  Roslyn Syntax API .

  
  
  
  
  

• Source Generator . .
  
  Visual Studio «Just-In-Time debugger» Tools -> Options -> Debugging -> Just-In-Time Debugging -> ☑ Managed
  
  
  
  .

  
  
  
  
  

• *.cs
  
  
  
  , Visual Studio 16.8.
  
  Uno.SourceGeneration : \obj\{configuration}\{platform}\g\
  
  
  
  .
  
  Roslyn Source Generators MSBuild EmitCompilerGeneratedFiles
  
  
  
  .
  
  : \obj\{configuration}\{platform}\generated\
  
  
  
  , CompilerGeneratedFilesOutputPath
  
  
  
  .

  
  
  
  
  

• Source Generators MSBuild.
  
  Uno.SourceGeneration

  
  
  
  
  

  GeneratorExecutionContext.GetMSBuildPropertyValue(string)
        
        
  
          
          
          
        
  
      
          
          
          
        
        
  
          
          
          
        
  
      
      

  Para Roslyn Source Generators, as propriedades necessárias devem primeiro ser designadas separadamente no grupo MSBuild CompilerVisibleProperty
  
  
  
  e só então chamadas:

  
  
  
  
  

  GeneratorExecutionContext.AnalyzerConfigOptions.GlobalOptions
    .TryGetValue("build_property.<PROPERTY_NAME>", out var propertyValue)
        
        
  
          
          
          
        
  
      
          
          
          
        
        
  
          
          
          
        
  
      
      

• Do gerador, você pode lançar avisos e erros de construção.

  
  
  
  
  

  //Roslyn Source Generators
  GeneratorExecutionContext.ReportDiagnostic(Diagnostic)
  //Uno.SourceGeneration:
  GeneratorExecutionContext.GetLogger().Warn/Error().