C#中的反射

缺乏、安全感 2023-09-28 22:25 10阅读 0赞

## 1.准备工作 ##

在接触反射之前，我们首先需要了解一下什么是元数据（Metadata）。元数据，就是描述数据的数据，比如数据集的名称、关系、字段、约束等。我们编写的C\#代码经过编译器编译后，会生成相应的中间语言（IL），同时也会生成一套用于描述它的清单，即元数据。

![672d99e4da9e2d282c0975c4da5c3d49.png][]

## 2.什么是反射？ ##

**反射是指对程序集中的元数据进行检查的过程。** 那么利用反射可以做什么事情呢？

*  它允许在运行时查看特性（attribute）信息。
 *  它允许审查集合中的各种类型，以及实例化这些类型。
 *  它允许延迟绑定的方法和属性（property）。
 *  它允许在运行时创建新类型，然后使用这些类型执行一些任务。

## 3.如何使用反射？ ##

我们可以通过`System.Type`的实例来访问类型的元数据，该对象包含了对类型实例的成员进行枚举的方法。下面是`System.Type`提供的部分成员。

Type type = typeof(string);  
    // 类型名称  
    string typeName = type.Name;  
    // 类型是否public  
    bool typeIsPublic = type.IsPublic;  
    // 类型的基类  
    Type? baseType = type.BaseType;  
    // 类型实现的接口  
    Type[] interfaces = type.GetInterfaces();  
    // 类型在哪个程序集定义  
    Assembly typeAssembly = type.Assembly;  
    // 类型的属性  
    PropertyInfo[] properties = type.GetProperties();  
    // 类型的方法  
    MethodInfo[] methods = type.GetMethods();  
    // 类型的字段  
    FieldInfo[] fields = type.GetFields();  
    // 类型的特性  
    IEnumerable<Attribute> attributes = type.GetCustomAttributes();

从上面的实例可以看出，我们要使用反射首先要获取`System.Type`的实例。获取Type的实例有如下两种方式：

*  `GetType()`适用于可以实例化的类型，需要通过类型的实例调用。

DateTime dateTime = new DateTime();
    Type type = dateTime.GetType();

*  `typeof()`可以通过类型直接获取。

Type type = typeof(string);

获取到Type对象后，就可以访问到目标类型的元数据。例如我们可以获取到类型的构造方法，然后通过该构造方法创建一个实例：

class Student
    {
        
    	public string Name {
         get; set; }
    	public int Age {
         get; set; }
    
    	public Student()
    	{
        
    		Name = "AAA";
    		Age = 12;
    	}
    	public Student(string name)
    	{
        
    		Name = name;
    	}
    
    	private Student(string name, int age)
    	{
        
    		Name = name;
    		Age = age;
    	}
    
    	public void PrintStudent()
    	{
        
    		Console.WriteLine($"姓名：{
          Name} 年龄：{
          Age}");
    	}
    }
    public static void ReflectPracticeMain()
    {
        
    	Type stuType = typeof(Student);
    
    	var constructors = stuType.GetConstructors(BindingFlags.Instance | BindingFlags.NonPublic);
    	var constructor = Array.Find(constructors, c => c.GetParameters().Length == 2);
    	if (constructor != null)
    	{
        
    		Student student =(Student) constructor.Invoke(new object[]{
        "李四",12});
    		student.PrintStudent();
    	}
    }

其输出结果为：  
![7cdf71488d9cdb5bd84cb962d7284afc.png][]

#### 在泛型类型中使用反射 ####

反射同样可以运用在泛型类型中。例如用来判断类型参数的类型：

class MyList<T>
    {
        
    	public void Add(T item)
    	{
        
    		var type = typeof(T);
    		if (type == typeof(int))
    		{
        
    			// ...
    		}
    	}
    }

通过Type类型中的`ContainsGenericParameters`属性判断类或方法是否包含尚未设置的泛型参数；`IsGenericType`属性可以判断类型是否是泛型：

var type1 = typeof(MyList<>);
    Console.WriteLine(type1.ContainsGenericParameters);
    Console.WriteLine(type1.IsGenericType);
    
    var type2 = typeof(MyList<int>);
    Console.WriteLine(type2.ContainsGenericParameters);
    Console.WriteLine(type2.IsGenericType);

其输出结果如下：  
![1b7421244393e6f66167fc82292b1b5e.png][]

通过`GetGenericArguments()`方法可以获取泛型实参的列表：

var type2 = typeof(Action<int,float,string>);
    Type[] genericArguments = type2.GetGenericArguments();
    
    foreach (var argument in genericArguments)
    {
        
    	Console.WriteLine($"param:{
          argument.FullName}");
    }

其输出结果如下：  
![da0db7832a1071f6e9d0100fb6b56ab0.png][]

## 4.使用dynamic调用反射 ##

反射的关键功能之一是动态查找和调用特定类型的成员，这要求在执行时识别成员名或其他特征。**dynamic动态对象提供了更简单的办法来通过反射调用成员。但限制是编译时需要知道成员名和签名**。

下面来看一段示例代码：

dynamic data = "这是一段字符串";
    Console.WriteLine(data);
    data = (double)data.Length;
    Console.WriteLine($"长度：{
          data}");

输出如下  
![db30d7d34e27adbff275a3dd1fb5e9db.png][]

相较于前面所说的反射，这种将对象声明为dynamic类型的方式并没有查找特定的MethodInfo实例进行调用。相反，**在dynamic类型实例上调用方法，编译器并不会检查该成员是否可用。但这并不意味着类型安全被完全放弃，类型检查器会在执行时为dynamic类型调用**。如果执行时发现实际并没有这个成员，则会抛出RuntimeBinderException。

### dynamic的特征 ###

*  **dynamic是通知编译器生成代码的指令**。当运行时遇到第一个dynamic调用时，可以将请求编译成CIL，再调用新编译的调用。将类型指定成dynamic，相当于从概念上包装了原始类型。这样便不会发生编译时验证。此外在运行时调用一个成员时，包装器会解释调用，并相应地调度（或拒绝）它。
 *  **任何能转换成object的类型都能转换成dynamic**。
 *  **从dynamic到一个替代类型的成功转换需要依赖基础类型的支持**。
 *  **dynamic的基础类型在每次赋值时都可能改变**。这一点和`var`不同，`var`不能重新赋值成一个不同的类型。
 *  **验证基础类型上是否存在指定签名要推迟到运行时进行**。
 *  **任何dynamic成员调用都将返回dynamic对象**。即便为data调用`ToString()`方法，也不会返回一个string对象。
 *  **用dynamic实现的反射不支持扩展方法**。这一点和使用Type实现的反射一样，只有实现类型才能调用扩展方法。

--------------------

参考文献：  
\[1\]马克·米凯利斯.C\#8.0本质论\[M\].机械工业出版社.

[672d99e4da9e2d282c0975c4da5c3d49.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/672d99e4da9e2d282c0975c4da5c3d49.png
[7cdf71488d9cdb5bd84cb962d7284afc.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/7cdf71488d9cdb5bd84cb962d7284afc.png
[1b7421244393e6f66167fc82292b1b5e.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/1b7421244393e6f66167fc82292b1b5e.png
[da0db7832a1071f6e9d0100fb6b56ab0.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/da0db7832a1071f6e9d0100fb6b56ab0.png
[db30d7d34e27adbff275a3dd1fb5e9db.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/db30d7d34e27adbff275a3dd1fb5e9db.png