Fireasy3 揭秘 -- 代码编译器及适配器
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代码编译器是将一段源代码（C#或VisualBasic）编译成程序集，它的工作方式与 Emit 不一样。从 .net standard 开始，代码编译器就采用了 Roslyn 来编译源代码，前几篇文章里提到的 SourceGenerator 也正是基于此。
代码编译器使用的场景也很多，比如公式解析器，还有 CodeBuilder 里的架构扩展和属性扩展等等。
定义一个通用的编译器接口，实现不同语言的代码编译。如下：
/// <summary>
/// 代码编译器接口。
/// </summary>
public interface ICodeCompiler
{
/// <summary>
/// 编译代码生成一个程序集。
/// </summary>
/// <param name="source">程序源代码。</param>
/// <param name="options">配置选项。</param>
/// <returns>由代码编译成的程序集。</returns>
Assembly? CompileAssembly(string source, ConfigureOptions? options = null);
} ConfigureOptions 主要提供了编译的相关配置，比如输入的程序集路径，引用的程序集等等。如下：
/// <summary>
/// 配置参数。
/// </summary>
public class ConfigureOptions
{
/// <summary>
/// 获取或设置输出的程序集。
/// </summary>
public string? OutputAssembly { get; set; }
/// <summary>
/// 获取或设置编译选项。
/// </summary>
public string? CompilerOptions { get; set; }
/// <summary>
/// 获取附加的程序集。
/// </summary>
public List<string> Assemblies { get; private set; } = new List<string>();
} Roslyn 提供了不同的语法树解析适配器，C# 和 VB.Net 分别对应 CSharpSyntaxTree 及 VisualBasicSyntaxTree。下面使用 CSharpSyntaxTree 来实现 C# 代码的编译。
/// <summary>
/// CSharp 代码编译器。无法继承此类。
/// </summary>
public sealed class CSharpCodeCompiler : ICodeCompiler
{
/// <summary>
/// 编译代码生成一个程序集。
/// </summary>
/// <param name="source">程序源代码。</param>
/// <param name="options">配置选项。</param>
/// <returns>由代码编译成的程序集。</returns>
public Assembly? CompileAssembly(string source, ConfigureOptions? options = null)
{
options ??= new ConfigureOptions();
var compilation = CSharpCompilation.Create(Guid.NewGuid().ToString())
.AddSyntaxTrees(CSharpSyntaxTree.ParseText(source))
.AddReferences(MetadataReference.CreateFromFile(typeof(object).Assembly.Location))
.AddReferences(options.Assemblies.Select(s => MetadataReference.CreateFromFile(s)))
.WithOptions(new CSharpCompilationOptions(OutputKind.DynamicallyLinkedLibrary, optimizationLevel: OptimizationLevel.Release));
if (!string.IsNullOrEmpty(options.OutputAssembly))
{
var result = compilation.Emit(options.OutputAssembly);
if (result.Success)
{
return Assembly.Load(options.OutputAssembly);
}
else
{
ThrowCompileException(result);
return null;
}
}
else
{
using var ms = new MemoryStream();
var result = compilation.Emit(ms);
if (result.Success)
{
return Assembly.Load(ms.ToArray());
}
else
{
ThrowCompileException(result);
return null;
}
}
}
private void ThrowCompileException(EmitResult result)
{
var errorBuilder = new StringBuilder();
foreach (var diagnostic in result.Diagnostics.Where(diagnostic =>
diagnostic.IsWarningAsError ||
diagnostic.Severity == DiagnosticSeverity.Error))
{
errorBuilder.AppendFormat("{0}: {1}", diagnostic.Id, diagnostic.GetMessage());
}
throw new CodeCompileException(errorBuilder.ToString());
}
} 有了 C# 编译器的实现，但是又不想在公共库（Fireasy.Common）中实现 VB.Net，毕竟目前来说主流语言还是 C#，使用 VB.NET 的场景不是太多。但是你又得考虑这些语言，那该怎么办呢？
一个很明智的做法就是使用管理器，如下，定义一个 ICodeCompilerManager 接口：
/// <summary>
/// 提供代码编译器管理的接口。
/// </summary>
public interface ICodeCompilerManager
{
/// <summary>
/// 注册指定语言类型的代码编译器类型。
/// </summary>
/// <typeparam name="TCompiler"></typeparam>
/// <param name="languages">语言。</param>
void Register<TCompiler>(params string[] languages) where TCompiler : ICodeCompiler;
/// <summary>
/// 创建代码编译器。
/// </summary>
/// <param name="language">语言。</param>
/// <returns></returns>
ICodeCompiler? CreateCompiler(string language);
} 管理器提供了注册和创建实例的，其实原理很简单，使用一个字典来管理语言和编译器类型即可，如下：
/// <summary>
/// 缺省的代码编译器管理器。
/// </summary>
public class DefaultCodeCompilerManager : ICodeCompilerManager
{
private readonly Dictionary<string, Type> _languageMappers = new(new StringIgnoreCaseComparer());
private class StringIgnoreCaseComparer : IEqualityComparer<string>
{
public bool Equals(string x, string y)
{
return string.Compare(x, y, true) == 0;
}
public int GetHashCode(string obj)
{
return obj?.GetHashCode() ?? 0;
}
}
/// <summary>
/// 初始化 <see cref="DefaultCodeCompilerManager"/> 类新实例。
/// </summary>
public DefaultCodeCompilerManager()
{
Register<CSharpCodeCompiler>("csharp", "c#");
}
/// <summary>
/// 注册指定语言类型的代码编译器类型。
/// </summary>
/// <typeparam name="TCompiler"></typeparam>
/// <param name="languages">语言。</param>
public void Register<TCompiler>(params string[] languages) where TCompiler : ICodeCompiler
{
foreach (var language in languages)
{
_languageMappers.AddOrReplace(language, typeof(TCompiler));
}
}
/// <summary>
/// 创建代码编译器。
/// </summary>
/// <param name="language">语言。</param>
/// <returns></returns>
public ICodeCompiler? CreateCompiler(string language)
{
if (_languageMappers.TryGetValue(language, out var compilerType))
{
return Activator.CreateInstance(compilerType) as ICodeCompiler;
}
return null;
}
} 然后将其在 AddFireasy 调用时，注册到 IServiceCollection 里。如下：
/// <summary>
/// 添加框架的基本支持。
/// </summary>
/// <param name="services"><see cref="IServiceCollection"/> 实例。</param>
/// <param name="configure">配置方法。</param>
/// <returns></returns>
public static SetupBuilder AddFireasy(this IServiceCollection services, Action<SetupOptions>? configure = null)
{
services.AddSingleton<ICodeCompilerManager>(new DefaultCodeCompilerManager());
var options = new SetupOptions();
//省略后面的代码
return builder;
} 这样，要任何时候都可以使用注入的方式，获取到代码编译器了。那么，VB.NET 代码编译的实现，可以单独创建一个项目（称之为实现库），来实现代码编译器的接口，注意需要从 Nuget 里安装 Microsoft.CodeAnalysis.VisualBasic。如下：
/// <summary>
/// VisualBasic 代码编译器。无法继承此类。
/// </summary>
public class VisualBasicCodeCompiler : ICodeCompiler
{
/// <summary>
/// 编译代码生成一个程序集。
/// </summary>
/// <param name="source">程序源代码。</param>
/// <param name="options">配置选项。</param>
/// <returns>由代码编译成的程序集。</returns>
public Assembly? CompileAssembly(string source, ConfigureOptions? options = null)
{
options ??= new ConfigureOptions();
var compilation = VisualBasicCompilation.Create(Guid.NewGuid().ToString())
.AddSyntaxTrees(VisualBasicSyntaxTree.ParseText(source))
.AddReferences(MetadataReference.CreateFromFile(typeof(object).Assembly.Location))
.AddReferences(options.Assemblies.Select(s => MetadataReference.CreateFromFile(s)))
.WithOptions(new VisualBasicCompilationOptions(OutputKind.DynamicallyLinkedLibrary, optimizationLevel: OptimizationLevel.Release));
if (!string.IsNullOrEmpty(options.OutputAssembly))
{
var result = compilation.Emit(options.OutputAssembly);
if (result.Success)
{
return Assembly.Load(options.OutputAssembly);
}
else
{
ThrowCompileException(result);
return null;
}
}
else
{
using var ms = new MemoryStream();
var result = compilation.Emit(ms);
if (result.Success)
{
return Assembly.Load(ms.ToArray());
}
else
{
ThrowCompileException(result);
return null;
}
}
}
private void ThrowCompileException(EmitResult result)
{
var errorBuilder = new StringBuilder();
foreach (var diagnostic in result.Diagnostics.Where(diagnostic =>
diagnostic.IsWarningAsError ||
diagnostic.Severity == DiagnosticSeverity.Error))
{
errorBuilder.AppendFormat("{0}: {1}", diagnostic.Id, diagnostic.GetMessage());
}
throw new CodeCompileException(errorBuilder.ToString());
}
} 再添加一个 服务部署器，将 VB.NET 语言的编译器注册到 ICodeCompilerManager 的单例里去，如下：
namespace Fireasy.Data.DependencyInjection
{
/// <summary>
/// 服务部署。
/// </summary>
public class VisualBasicServicesDeployer : IServicesDeployer
{
void IServicesDeployer.Configure(IServiceCollection services)
{
var manager = services.GetSingletonInstance<ICodeCompilerManager>();
manager!.Register<VisualBasicCodeCompiler>("vb");
}
}
} 这样，项目里如果需要使用 VB.NET 语言编译器，只需要引用该实现库，而不会侵入和破坏公共库，再如有其他的语言，都可以使用此种方法进行扩展。
代码编译器的使用就变得很简单了，如下：
/// <summary>
/// 使用c#源代码
/// </summary>
public void TestCompileAssembly()
{
var source = @"
public class A
{
public string Hello(string str)
{
return str;
}
}";
var codeCompilerManager = ServiceProvider.GetService<ICodeCompilerManager>();
var codeCompiler = codeCompilerManager!.CreateCompiler("csharp");
var assembly = codeCompiler!.CompileAssembly(source);
var type = assembly!.GetType("A");
Assert.IsNotNull(type);
}
/// <summary>
/// 使用vb源代码
/// </summary>
public void TestCompileAssemblyUseVb()
{
var source = @"
Public Class A
Public Function Hello(ByVal str As String) As String
Return str
End Function
End Class";
var codeCompilerManager = ServiceProvider.GetService<ICodeCompilerManager>();
var codeCompiler = codeCompilerManager!.CreateCompiler("vb");
var assembly = codeCompiler!.CompileAssembly(source);
var type = assembly!.GetType("A");
Assert.IsNotNull(type);
} ICodeCompiler 还有几个扩展方法，可以获取对应的类型、方法及委托，只不过是通过反射对程序集的操作罢了。
最后，奉上 Fireasy 3 的开源地址：https://gitee.com/faib920/fireasy3 ，欢迎大家前来捧场。
本文相关代码请参考：
https://gitee.com/faib920/fireasy3/src/libraries/Fireasy.Common/Compiler
https://gitee.com/faib920/fireasy3/src/libraries/Fireasy.CodeCompiler.VisualBasic
https://gitee.com/faib920/fireasy3/tests/Fireasy.Common.Tests/CodeCompilerTests.cs
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