在C#4.0中,最核心的特性莫过于动态类型的引入。
1、动态类型简介
一直在强调C#是一门静态类型的语言,因为它在定义变量时要明确给出变量的类型。例如在int i=5;这样的代码中,int就是变量i的类型,如果定义变量时没有明确指定变量的类型,则这样的代码是通过不了编译的。
在C#4.0中,微软引入了dynamic关键字来定义动态类型。当我们使用由dynamic关键字限制的变量时,编译器并不知道它的类型,该类型只能在程序运行的时候才能被确定。动态类型的定义如下面的代码所示:
dynamic i=5;
从上面这行代码可以看出,定义动态类型的过程非常简单,只需要把之前的int类型修改为dynamic关键字即可。
那静态类型和动态类型到底有什么不同呢?以代码来说明:
object obj=10;
obj=obj+10;//编译错误
dynamic i=10;//动态类型定义
i=i+10;
在以上的代码中,第一行obj为object类型,而编译器却检测出“+”运算符无法应用于object和int类型。要让代码通过编译,必须使用强制类型转换。动态类型定义就不需要转换了,动态类型定义的变量的具体类型只能在程序运行时被确定,编译器根本不知道其类型是什么,所以也就不会出现编译错误了。
2、C#为什么要引入动态类型
2.1 可以减少强制类型转换的使用
2.2 调用Python等动态语言
动态类型使得C#语言调用Python这样的动态语言成为了可能。比如:
1 ScriptEngine engine=Python.CreateEngine(); 2 Console.WriteLine("调用Python语言的print函数输出:"); 3 engine.Execute("print 'Hello world'"); 4 Console.Read();
以上代码实现了在C#中调用Python的print函数完成消息打印的过程,但要使这段代码能够运行,还必须下载IronPython。IronPython是在.NET Framework上实现的一种动态语言。
由于动态类型变量的具体类型只能在运行时确定,所以智能提示对于动态类型变量并不管用。开发人员在使用动态类型时,必须准确地知道类型所具有的成员,否则在程序运行时很难发现相关错误。
3、动态类型约束
动态类型的使用需要满足一下几个约束条件:
3.1 不能用来调用扩展方法
不能用动态类型作为参数来调用扩展方法,例如下面的代码将导致编译错误:
var numbers=Enumerable.Range(10,10);
dynamic number=4;
var error=numbers.Take(number);//编译错误
出现这种错误的原因在于:扩展方法是在另一个文件中被定义的,若参数为动态类型,编译器将无法确定参数的具体类型,因为也就不知道该导入哪个源文件了。我们可以通过两个方法来解决这个问题:
第一种是将动态类型强制转换为正确的类型:var right1=numbers.Take((int)number);
第二种是使用静态方法来调用扩展方法:var right2=Enumerable.Take(numbers,number);
这两种方法虽然都可能,但还是不推荐在调用扩展方法时使用动态类型。
3.2 委托与动态类型间不能做隐式转换
不能将Lambda表达式定义为动态类型,因为他们之间不存在隐式转换,如下面的代码就会出现编译错误:
dynamic lambdarestrict=x=>x+1;//编译时错误
如果硬要把Lambda表达式定义为动态类型,就需要明确指定委托的类型,具体的解决方案如下:
dynamic rightLambda=(Func<int,int>)(x=>x+1);
3.3 不能调用构造函数和静态方法
dynamic s=new dynamic();//编译错误 因为此时编译器无法指定具体的类型。
3.4 类型声明和泛型类型参数
不能将dynamic关键字用来基类声明,也不能将dynamic用于类型参数的约束,或作为类型所实现的接口的一部分。具体的实例代码如下:
1 class DynamicBaseType:dynamic //基类不能为dynamic类型 2 { 3 } 4 5 class DynamicTypeConstrain<T> where T:dynamic //dynamic类型不能用作类型参数 6 { 7 } 8 9 class DynamicInterface :IEnumerable<dynamic>//dynamic不能作为所实现接口的一部分 10 { 11 }
4、实现自己的动态行为
引入静态类型后,我们便可为类型动态地添加属性和方法,从而实现我们自己的动态行为。具体来说,.NET中支持3种实现动态行为的方式:
(1)使用ExpandoObject;
(2)使用DynamicObject;
(3)实现IDynamicMetaObjectProvider接口
4.1 使用ExpandoObject来实现动态行为
ExpandoObject是实现动态行为的最简单的方式,其实现代码如下:
1 using System; 2 using System.Dynamic; 3 4 namespace 动态类型 5 { 6 class Program 7 { 8 static void Main(string[] args) 9 { 10 dynamic expand = new ExpandoObject(); 11 //动态绑定成员 12 expand.Name = "Helius"; 13 expand.Age = 24; 14 expand.Addmethod = (Func<int, int>) (x => x + 1); 15 //调用类型成员 16 Console.WriteLine($"enpand类型的姓名为:{expand.Name},年龄为:{expand.Age}"); 17 Console.WriteLine($"调用expand类型的动态帮东方法:{expand.Addmethod(5)}"); 18 Console.ReadKey(); 19 } 20 } 21 }
以上代码通过使用ExpandoObject类,动态地为expand动态类型添加了属性和函数,并且expand类型也可以成功地被调用。
4.2 使用DynamicObject来实现动态行为
除了使用ExpandoObject,我们还可以通过重写DynamicObject来实现动态行为,具体的实现代码如下:
1 using System; 2 using System.Dynamic; 3 4 namespace 动态类型 5 { 6 class Program 7 { 8 static void Main(string[] args) 9 { 10 dynamic dynamicobj=new DynamicType(); 11 dynamicobj.CallMethod(); 12 dynamicobj.Name = "Helius"; 13 dynamicobj.Age = 24; 14 Console.ReadKey(); 15 } 16 } 17 18 19 class DynamicType:DynamicObject 20 { 21 //重写TryXXX方法,该方法表示对对象进行动态调用 22 public override bool TryInvokeMember(InvokeMemberBinder binder, object[] args, out object result) 23 { 24 Console.WriteLine($"{binder.Name}方法正在被调用"); 25 result = null; 26 return true; 27 } 28 29 public override bool TrySetMember(SetMemberBinder binder, object value) 30 { 31 Console.WriteLine($"{binder.Name} 属性被设置,设置的值为{value}"); 32 return true; 33 } 34 } 35 }
4.3 使用IDynamicMetaObjectProvider接口来实现动态行为
由于Dynamic类型是在运行过程中动态创建对象的,所以在对该类型的每个成员进行访问时,都会首先调用GetMethodObject方法来获得动态对象,然后再通过这个动态对象来完成调用。因为为了实现IDynamicMetaObjectProvider接口,我们需要先实现一个GetMetaObject方法,用以返回DynamicMetaObject对象。
1 using System; 2 using System.Dynamic; 3 using System.Linq.Expressions; 4 5 namespace 动态类型 6 { 7 class Program 8 { 9 static void Main(string[] args) 10 { 11 12 dynamic dynamicObj2=new DynamicType2(); 13 dynamicObj2.Call(); 14 Console.ReadKey(); 15 } 16 } 17 18 19 class DynamicType:DynamicObject 20 { 21 //重写TryXXX方法,该方法表示对对象进行动态调用 22 public override bool TryInvokeMember(InvokeMemberBinder binder, object[] args, out object result) 23 { 24 Console.WriteLine($"{binder.Name}方法正在被调用"); 25 result = null; 26 return true; 27 } 28 29 public override bool TrySetMember(SetMemberBinder binder, object value) 30 { 31 Console.WriteLine($"{binder.Name} 属性被设置,设置的值为{value}"); 32 return true; 33 } 34 } 35 36 37 internal class DynamicType2 : IDynamicMetaObjectProvider 38 { 39 public DynamicMetaObject GetMetaObject(Expression parameter) 40 { 41 Console.WriteLine("开始获得元数据......"); 42 return new Metadynamic(parameter, this); 43 } 44 } 45 46 internal class Metadynamic : DynamicMetaObject 47 { 48 internal Metadynamic(Expression expression, DynamicType2 value):base(expression,BindingRestrictions.Empty,value) 49 { 50 } 51 52 public override DynamicMetaObject BindInvokeMember(InvokeMemberBinder binder, DynamicMetaObject[] args) 53 { 54 //获得真正的对象 55 DynamicType2 target = (DynamicType2) base.Value; 56 Expression self = Expression.Convert(base.Expression, typeof (DynamicType2)); 57 var restrictions = BindingRestrictions.GetInstanceRestriction(self, target); 58 //输出绑定方法名 59 Console.WriteLine($"{binder.Name} 方法被调用了"); 60 return new DynamicMetaObject(self,restrictions); 61 } 62 } 63 }
结果为: