C#4.0 动态绑定(Dynamic Binding)

　　.NET 4.0引入了一个新概念，叫动态绑定。所谓绑定，就是对类型、成员和操作的解析过程。动态绑定意味着与编译器无关，而与运行时有关。

一、    基本概念

C# 4.0之前的变量声明，在编译时已经决定其类型，虽然C# 3.0提供了var关键字来声明隐式类型，但用var声明的变量终究逃不过编译器的法眼。用dynamic声明变量的好处是，编译器在编译时并不知道它引用对象的确切类型，而要到运行时才知道。因此，我们可以通过动态绑定在运行时来操作一些类型的属性、方法等(如与IronPython,IronRuby,COM互操作)，而这些在编译时编译器并不知情。

dynamic d = GetSomeObject();

d.Foo();

     此处代码在编译时，编译器并未将Foo()方法绑定到变量d, 而是延时到运行时才绑定。我们可以通过IL DASM查看，会发现，当有动态类型时，会交给DLR去处理。

 　　二、    静态绑定(Static Binding)VS动态绑定(Dynamic Binding)

C# 4.0之前，每当声明一个变量时，都有一个具体的类型与之对应。因为编译器在编译时会进行类型检查，一旦出现类型方法匹配失败，语言错误等编译器就会报错。请看下面的两行代码：

SomeType st = ...

st.DoSomething();

当编译器编译这段代码时，最简单的情况是编译器绑定SomeType类型的DoSomething无参方法。如果失败，则查找SomeType的DoSomething可选参数版本或SomeType基类方法。如果还失败，再查找SomeType的扩展方法版本。如果再失败，编译器就会报编译错误。我们可以看出，静态绑定是编译器基于可知类型之上的绑定。

现在，我们把st变为Object类型, 如下：

Object st = ...

st.DoSomething();

编译时，我们也会得到一个编译错误，因为Object类型并没有DoSomething()方法。我们再修改代码如下：

dynamic st = ...

st.DoSomething();

dynamic就是一个难以具体描述的对象，虽然你可以使用，但它却是在运行时基于它的运行时类型的绑定。因为它不是一个编译时类型，当编译器在编译时发现有动态类型，就把绑定交给运行时来做，即DLR。

三、    自定义绑定(Custom Binding) VS 语言绑定(Language Binding)

自定义绑定发生在所有实现了System.Dynamic.IDynamicMetaObjectProvider接口的类型上。因为在C# 4.0的动态类型世界里，实现了System.Dynamic.IDynamicMetaObjectProvider接口的类型意味着对该类的实例的操作都会在运行时进行。如下面代码所示：

 

using System;
using System.Dynamic;
namespace CustomBinding
{
    public class SomeType : DynamicObject
    {
        public override bool TryInvokeMember(InvokeMemberBinder binder, object[] args, out object result)
        {
            Console.WriteLine(binder.Name + " method is calling.");
            result = null;
            return true;
        }
    }

    public class Program
    {
        static void Main()
        {
            dynamic d = new SomeType();
            d.DoOneThing();
            d.DoOtherThing();
        }
    }
}

由于DynamicObject类实现了IDynamicMetaObjectProvider接口，所以SomeType就是自定义绑定类型。从上面代码中我们可以看出，SomeType类并没有定义DoOneThing()方法与DoOtherThing()方法, 由于方法绑定是在运行时进行的，因此我们编译这段代码时就不会在编译时得到任何错误信息。

　　 语言绑定发生在没有实现IDynamicMetaObjectProvider接口的dynamic对象上。语言绑定是个非常有用的功能，下面的代码只是它的一个简单示例，我们可以看出，它与泛型算法有异曲同工之妙，如下面代码所示：

using System;
using System.Dynamic;
namespace LanguageBinding
{
    public class Program
    {
        static void Main()
        {
            int x = 2, y = 6;
            int result = Compute(x, y);
            Console.WriteLine(result);
        }

        static dynamic Compute(dynamic x, dynamic y)
        {
            return (x + y) / 2;
        }
    }
}

四、    RuntimeBinderException

对于动态绑定，在运行时绑定失败时，会抛出一个RuntimeBinderException异常。如下面代码所示会得到一个RuntimeBinderException。

dynamic d = 5;

d.Hello();//此处抛出RuntimeBinderException异常

五、    动态转换(Dynamic Conversions)

动态(dynamic)类型与其它类型之间可以相互隐式转换。如：

int i = 5;

dynamic d = i;

int j = d; //这些赋值操作都不需要显示转换

long l = d; //运行时知道d是int类型，int类型可以隐式转换成long类型

如果转换不成功，运行时分抛出一个RuntimeBinderException异常。如下所示：

int i = 5;

dynamic d = i;

short s = d; //此处抛出一个RuntimeBinderException异常，因为int不能隐式转换成short类型

六、    动态表达式中的静态类型

　　一般说来，动态类型在动态绑定中使用，但有时候，动态类型却能在静态方法中使用，请看下面的示例：

 

using System;
public class Program
{
    static void Test(int i, string s) { Console.WriteLine("int and string"); }
    static void Test(string s, int i) { Console.WriteLine("string and int"); }
    static void Main()
    {
        int i = 10;
        dynamic d = "hello";
        Test(i, d); //调用此方法输出”int and string”
    }
}

虽然d是动态类型，但作为参数传递给Test方法后，还是能成功匹配Test(int i, string s)方法，且没有产生编译时异常，说明编译器对动态类型参数d作为静态类型对待的。

七、    不可调用函数

有些函数是不能通过动态绑定调用的，它们是：

1.      扩展方法(通过扩展方法语法调用)

2.      接口成员(特指显示实现的接口成员)

3.      受可访问性限制的方法

理解这些对于理解动态动态绑定非常有用。对于扩展方法，我们知道，是对于某个特定类型的，而且这个类型必须在编译时就能确定，由于动态绑定不能在编译时确定，所有不能动态调用扩展方法，如果执行这种代码，会产生一个RuntimeBinderException异常。如下所示：

 

using System;
using System.Dynamic;
namespace DynamicExtensionMethod
{
    public class Foo { }
    public static class TestExtensionMethod
    {
        public static void Test(this Foo f)
        {
            Console.WriteLine("Foo class’s extension method.");
        }
    }
    class Program
    {
        static void Main()
        {
            Foo f = new Foo();
            f.Test();//此处扩展方法正常调用
            dynamic d = new Foo();
            d.Test();//此处抛出一个RuntimeBinderException异常
        }
    }
}

对于显示实现的接口成员，由于实现接口的接口类型可能在另一个程序集的类中，虽然可以调用隐式实现的接口方法，但也不推荐这样做。调用显示实际的接口方法，同样会抛出一个RuntimeBinderException异常。如下所示：

 

using System;
using System.Dynamic;
namespace DynamicInterface
{
    interface IFoo { void Test(); }
    class Foo : IFoo
    {
        void IFoo.Test() { Console.WriteLine("Test"); }
        public void SayHello() { Console.WriteLine("hello"); }
    }
    class Program
    {
        static void Main()
        {
            IFoo f = new Foo();
            dynamic d = f;
            d.SayHello();//此处正常调用
            d.Test();//此处抛出RuntimeBinderException异常
        }
    }
}

 

 

受访问性限制的方法也是不能通过动态绑定调用的，不管是当前类或者当前类的任何基类，由类的封装性所决定，如下代码所示：

 

using System;
using System.Dynamic;
namespace CallBaseMember
{
    class BaseClass
    {
        private void Test() { Console.WriteLine("Base Class Test"); }
    }
    class SubClass : BaseClass
    {
        private void Print() { Console.WriteLine("Subclass’s print()"); }
    }
    class Program
    {
        static void Main()
        {
            SubClass subc = new SubClass();
            dynamic d = subc;
            d.Test();//抛出一个RuntimeBinderException异常
            d.Print();//抛出RuntimeBinderException异常
        }
    }
}

九、    动态绑定的局限性

动态绑定能减少我们的类型转换次数，提升开发速度，但同时也有着它的局限性,主要有：

1. 有限的IDE支持

2.      通常情况下，意味更低的性能。特别是第一次调用方法的时候，因为DLR还没有缓存方法调用。

3.      更加复杂的开发

十、    总结

C# 4.0的动态绑定是基于DLR之上，它使我们在C#中实现动态语言编程，让我们的开发速度变得更快。

 

　　参考文献：1、《C# 4.0 in nutshell》 4th Edtion,作者：Joseph Albahari, Ben Albahari；

　　　　　　　2、《Introducing .NET 4.0 With Visual Studio 2010》，作者：Alex Mackey。