深入浅出Attribute（中）——Attribute本质论

小序：

         上篇里，我们把Attribute“粘”在类的成员方法上show了一把，让Attribute跟大家混了个脸儿熟。中篇里，我们将探讨“究竟什么是Attribute”和“如何创建及使用Attribute”这两个问题。

         准备好了吗？Let’s go!

        

正文：

         从上篇里我们可以看到，Attribute似乎总跟public、static这些关键字（Keyword）出现在一起。莫非使用了Attribute就相当于定义了新的修饰符（Modifier）吗？让我们来一窥究竟！

         先把下面这个例子编译出来：

                              

#define OK

using System;
using System.Diagnostics;

namespace Sample
{
         class Program
         {
                   [Conditional("OK")]
                   public static void TargetMethod()
                   {
                            Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Green;
                            Console.WriteLine(""t=<水之真谛>="nhttp://blog.csdn.net/FantasiaX"n"n");
                   }
                   static void Main(string[] args)
                   {
                            TargetMethod();
                   }
         }
}
                    

         毋庸置疑，它的运行结果会是这样：

            

              

         接下来，让我们把编译出的结果（.EXE文件）用“微软中间语言反编译器”打开，查看存储在程序集（Assembly，这在个例子中就是这个.EXE文件）中的中间语言代码（中间语言也就是我们常说的通用语言）。

            

                  

         如果你认为反汇编是件很神秘的事情，那你可就错了！比起x86汇编语言来，对.NET程序集的反汇编要简单得多——甚至可以说是与C#语言一一对应：

          

                   

        严格地来说，用来形成上图中树状结构的代码并不是程序集中的中间语言，而主要是元数据（Metadata）的功劳。包含在程序集中的元数据记录了这个程序集里有多少个namespace、多少个类、类里有什么成员、成员的访问级别是什么……而且，元数据是以文本（也就是Unicode字符）形式存在的，使用.NET的反射（Reflection）技术，很容易就能把它们读取出来并形成各种各样的漂亮视图——上面的树状图、VS里的Object Browser视图和自动代码提示功能，都是元数据与反射技术结合的产物。一个程序集（.EXE或.DLL）能够使用包含在自己体内的元数据来完整地说明自己，而不必像C/C++那样带着一大捆头文件，这就叫作“自包含性”或“自描述性”。

                 

         扯的有点儿远了——让我们回到正题，双击反编译器中的TargetMethod:void()。这回弹出窗口里显示的内容是真正的微软中间语言代码了。这些代码也都是文本形式的，需要经过.NET的“虚拟机”再编译后才能被CPU所执行。顺便说一句：VB.NET代码也会编译成这样的中间代码，所以，.NET平台上所有语言的编译结果都是通用的。换句话说，你用C#编写了一个组件，把它编译成一个DLL文件并交给VB.NET程序员，VB.NET程序员可以直接使用，丝毫不必有任何担心J

                      

         今天我们不打算研究中间语言的编译和执行，主要是打算通过中间语言对一些被C#语言所掩盖的事实一窥究竟。

       

               

         仔细观察中间代码之后，Attribute变得了无秘密！图中蓝色箭头所指处是两个“真正的”修饰符——Attribute并没有出现在这里。而在红色箭头所标识的位置，我们可以清楚地看出——这分明是在调用mscorlib.dll程序集System.Diagnostics名称空间中ConditionalAttribute类的构造函数。可见，Attribute并不是修饰符，而是一个有着独特实例化形式的类！

                  

         Attribute实例化有什么独特之处呢？还是让我们再次观察中间语言代码——它有两个独特之处。

1.         它的实例是使用.custom声明的。查看中间语言语法，你会发现.custom是专门用来声明自定义特性的。

2.         声明的位置是在函数真正的代码（IL_0000:至IL_0014）之前。

           

God,我怀疑是不是讲的太深了。没关系，上面关于中间语言的东西你都可以不care，只需要记住一个结论就可以了——我们已经从“底层”证明了Attribute不是什么“修饰符”，而是一种实例化方式比较特殊的类。

         

Attribute的实例化

         就像牡蛎天生就要吸附在礁石或船底上一样，Attribute的实例一构造出来就必需“粘”在一个什么目标上。

         

         Attribute实例话的语法是相当怪异的，主要体现在以下三点上：

1.         不使用new操作符来产生实例，而是使用在方括号里调用构造函数的来产生实例。

2.         方括号必需紧挨着放置在被附着目标的前面。

3.         因为方括号里空间有限，不能像使用new那样先构造对象后再对对象的属性（Property）一一赋值。因此，对Attribute实例的属性的赋值也都挤在了构造函数的圆括号里L

说实话，写代码的时候对于第1、第2两条适应起来还算容易，第3条写出来怎么看怎么别扭……而且尤其要记着的是：

1.         构造函数的参数是一定要写的——有几个就得写几个——因为你不写的话实例就无法构造出来。

2.         构造函数参数的顺序不能错，这个很容易理解——调用任何一个函数你都不能改变参数的顺序——除非它有相应的重载（Overload）。因为这个顺序的固定的，所以有些书里管这些参数称为“定位参数”，意即“个数和位置固定的参数”。

3.         对Attribute实例的属性的赋值可有可无——反正它会有一个默认值。而且，先对哪个属性赋值、后对哪个属性赋值不受限制。有些书管这些为属性赋值的参数叫“具名参数”——令人匪夷所思。

OK，百闻不如一见，还是让我们自己写一个Attribute类来体验一下吧！

      

自己动手写Attribute

         这回我们抛弃.NET Framework给我们准备好的各种Attribute，从头写一个全新的Attribute——Oyster。

         下面我给出一个完整的小例子：

           

//======水之真谛=======//
//    上善若水,润物无声 //
/* http://blog.csdn.net/FantasiaX */

using System;
namespace OysterAttributeSample
{
         class Oyster: System.Attribute                         // 必需以System.Attribute类为基类
         {
                   // Kind属性，默认值为null
                   private string kind;
                   public string Kind
                   {
                            get { return kind; }
                            set { kind = value; }
                   }

                   // Age属性，默认值为
                   private uint age;
                   public uint Age
                   {
                            get { return age; }
                            set { age = value; }
                   }

                   // 值为null的string是危险的，所以必需在构造函数中赋值
                   public Oyster(string arg)                                     // 定位参数
                   {
                            this.Kind = arg;
                   }
         }

         [Oyster("Thorny ", Age=3)]    // 3年的多刺牡蛎附着在轮船（这是一个类）上。注意：对属性的赋值是在圆括号里完成的！
         class Ship
         {
                   [Oyster("Saddle")]          // 0年的鞍形牡蛎附着在船舵（这是一个数据成员）上，Age使用的是默认值，构造函数的参数必需完整
                   public string Rudder;
         }

         class Program
         {
                   static void Main(string[] args)
                   {
                            // ... 使用反射来读取Attribute
                   }
         }
}
              

         为了不把代码拖的太长，上面这个例子中Oyster类的构造函数只有一个参数，所以对“定位参数”体现的还不够淋漓尽致。大家可以再为Oyster类添加几个属性，并在构造函数里多设置几个参数，体验一下Attribute实例化时对参数个数及参数位置的敏感性。

          

能被Attribute所附着的目标

           

让我们思考这样一个问题：牡蛎可以附着在船底、礁石上、桥墩上……甚至是别的牡蛎身上，那么Attribute呢？都可以将自己的实例附着在什么目标上呢？

这个问题的答案隐藏在AttributeTargets这个枚举类型里——这个类型的可取值集合为：

              

=============================================================================

All                                                  Assembly                                    Class                                             Constructor

Delegate                                     Enum                                             Event                                             Field

GenericParameter                   Interface                                       Method                                         Module

Parameter                                   Property                                       ReturnValue                               Struct

=============================================================================

                

         一共是16个可取值。

         不过，上面这张表是按字母顺序排列的，并不代表它们真实值的排列顺序。使用下面这个小程序可以查看每个枚举值对应的整数值。

         

// =<水之真谛>=
// http://blog.csdn.net/FantasiaX
using System;
namespace AttributeTargetValue
{
         class Program
         {
                   static void Main(string[] args)
                   {
                            Console.WriteLine("Assembly"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Assembly));
                            Console.WriteLine("Module"t"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Module));
                            Console.WriteLine("Class"t"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Class));
                            Console.WriteLine("Struct"t"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Struct));
                            Console.WriteLine("Enum"t"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Enum));
                            Console.WriteLine("Constructor"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Constructor));
                            Console.WriteLine("Method"t"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Method));
                            Console.WriteLine("Property"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Property));
                            Console.WriteLine("Field"t"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Field));
                            Console.WriteLine("Event"t"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Event));
                            Console.WriteLine("Interface"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Interface));
                            Console.WriteLine("Parameter"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Parameter));
                            Console.WriteLine("Delegate"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Delegate));
                            Console.WriteLine("ReturnValue"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.ReturnValue));
                            Console.WriteLine("GenericParameter"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.GenericParameter));
                            Console.WriteLine("All"t"t"t"t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.All));
                            Console.WriteLine(""n");
                   }
         }
}
           

         程序的运行结果是：

         

      

         可能出乎你的预料——它们的值并不是步长值为1的线性递增。你观察出什么规律来了吗？提醒你一下：从二进制的角度来考虑喔！！

     

         我想你一定发现了规律——除了All的值之外，每个值的二进制形式中只有一位是“1”，其余位全是“0”。这就是枚举值的另一种用法——标识位。那么，标识位有什么好处呢？ 

考虑这样一种情况：我们的Attribute要求既能附着在类上，又能附着在类的方法上，应该怎么做呢？

        

我们知道，C#中有一个操作符“|”（也就是按位求“或”）。有了它，我们只需要书写

AttributeTargets.Class | AttributeTargets.Method

就可以了。因为这两个枚举值的标识位（也就是那个唯一的“1”）是错开的，所以只需要按位求或就解决问题了。我想，聪明的你一定立刻就能解释为什么AttributeTargets.All的值是32767了吧:p

        

         OK，了解了这些之后，我们应该怎样控制一个Attribute的附着目标呢？

         默认情况下，当我们声明并定义一个新Attribute类时，它的可附着目标是AttributeTargets.All。大多数情况下AttributeTargets.All就已经满足需求了，不过，如果你非要对它有所限制，那就要费点儿周折了。

     

还拿我们上面创建的OysterAttribute举例——如果你想把它的附着目标限制为只有“类”和“值域”，你就应该这样书写：

         [AttributeUsage(AttributeTargets.Class|AttributeTargets.Field)]
         class Oyster : System.Attribute     
         {
                   // OysterAttribute类的具体实现
         }
           

         没想到吧！原来是用Attribute（的实例）附着在Attribute（类）上！本来吗，Attribute的本质就是类，而AttributeTargets.Class又说明Attribute可以附着在类上，所以，使用Attribute来“修饰”Attribute也就顺理成章了J

            

         最后，细心的读者可能会问这样两个问题：

1.         如果一个Attribute附着在了某个类上，那么这个Attribute会为会随着继承关系也附着在派生类上呢？

2.         可不可以像多个牡蛎附着在同一艘船上那样，让一个Attribute的多个实例附着在同一个目标上呢？

Very good! 这真是两个好问题！请看下面的代码：

          

         [AttributeUsage(AttributeTargets.Class | AttributeTargets.Field, Inherited = false, AllowMultiple = true)]
         class Oyster : System.Attribute     
         {
                   // OysterAttribute类的具体实现
         }
          

         原来，AttributeUsage这个用来专门修饰Attribute的Attribute除了可以控制修饰目标外，还能决定被它修饰的Attribute是否能够随宿主“遗传”以及是否可以使用多个实例来修饰同一个目标！

         OK，大家猜一猜，修饰ConditionalAttribute的AttributeUsage会是什么样子呢？（提示：答案在MSDN里。）