一、前言
本文的动机需求在于对任意一个类型MyClass，可以在不需要书写任何额外代码的同时自动进行深拷贝以及深比较，并且需要保证一定的性能。之前的方案是两年前使用Python正则自动生成代码，性能当然是最高的，但是使用起来比较麻烦：使用Python自动生成代码。最近学习了C#的IL以后，发现了一种不错的解决方案。
二、IL介绍
IL是C#编译后生成的一种中间代码，之后才会被JIT解释生成对应的机器码进行执行。同时，C#提供了手动书写IL，并转换为方法的API，具体使用方法不做过多赘述，可以参见之前的一篇文章，文中提供了利用IL Emit进行动态创建一个类型的方法：通过IL Emit来创建类型。
简而言之，利用IL可以书写任意类型的C#代码（因为C#本来就被编译生成IL），然后转化成运行时function，这样的性能基本相当于手写C#代码的速度。
三、思路
需求是对一个类型生成对应的深拷贝代码，然后利用IL进行书写并生成，那么怎么递归获取内部所有成员变量呢，答案是利用反射。当然，反射显然比较慢，于是我们利用空间换时间的思路，将对应类型所生成的深拷贝方法保存在一张表里，下次直接使用即可。
于是整个流程如下：传入一个类型，检查表内是否已经存在对应深拷贝方法，如果有则直接返回；如果不存在，则利用反射递归查找所有的成员变量，之后利用IL生成相应的方法，存入表中并返回。（显然，第一次生成的时候会有一定开销）
四、应用
思路其实比较简单，但是实际上细节和坑还是很多的：
1. 需要熟悉OpCodes码，这部分可以查阅资料进行了解。
2. 需要知道各种C#代码怎么转换成IL，这部分可以通过将ildasm将C#生成的dll转化成IL进行查看，可百度了解使用方式。
3. 需要验证生成的IL代码对应怎样的C#代码时，可以利用API将书写的IL代码生成dll，然后使用Reflector进行转化成C#代码，有时候不知道书写的IL代码为何不对时，这个方法非常好用。不过Reflector是收费的，据说ILSpy也可以使用，但是笔者没有用过，以后有机会试试。
4. 书写IL代码是一件困难的事，因为其语法类似于汇编，所以需要事先构建一个简单的框架来书写面向过程的代码，笔者提供的框架中，利用闭包简单的封装了方便使用的for和if功能，不然用汇编写这些确实有点繁琐。
5. Debug是一件困难的事。可以在每个OpCodes语句后面加Log，来观察生成的语句，并且书写同样的C#代码使用ildasm生成IL之后进行比对；或者使用第三点来比对C#代码。
五、工程
笔者提供一个git作为参考，可直接使用。https://github.com/523810185/TypeCmpAndCloneGenerator
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后面给公司年刊投稿，重写了这篇文章，丰富了内容。（但是不知道怎么放上pdf，只能把整篇文章粘过来了。。格式直接乱了= =）
基于IL的C#任意类型高性能自动深拷贝与深比较工具
一、前言：需求与动机
本文最初的需求在于对C#的任意一个类型MyClass，在不需要书写任何额外代码的同时，完成深拷贝和深比较的任务，并且需要保持较高的性能。
可能第一反应，显而易见的可以利用序列化或者反射之类的工具来完成这一需求，但是这些都是性能大户，不能被接受。
最初在W3的时候我采取的方案是在需要的变量上面挂载标签，利用Python正则该标签，并借此对对应变量生成相应的代码，这显然是性能最高的做法，因为已经几乎等同于手写代码了，只是将手写的过程交付给脚本去处理而已。但是这个做法使用起来比较麻烦，并且对于非本地代码，无法完成此操作，因为无法对源代码挂载标签。
最近，在研究了C#的IL以后，发现了一种不错的解决方案。
二、IL介绍
IL是C#编译后生成的一种中间代码，之后运行时才会被JIT解释生成对应的机器码进行执行（当然，AOT下是事先生成机器码的，不过由于AOT本质也是调用了JIT，所以此处混为一谈）。同时，C#提供了手动书写IL，并将其转化为一个运行时函数的API。也就是说，C#可以在运行时，动态的生成一个函数，并进行执行。
这可以带来什么好处呢，第一，我们可以在运行时书写C#代码，这意味着，可以在运行时对任意变量进行任意操作，包括需求中提到的深拷贝与深比较；第二，这几乎可以带来原生代码级别的性能。
在C#上构建这样的代码，并查看其生成的IL代码（后文会提及如何查看）：
可以看到，IL代码如同汇编语言一般。下面简单解释以下其中含义：
01~02行，加载参数a和b到内存（之所以参数下标为1和2是因为这是一个成员函数，参数0是隐藏的this），03行执行一次比较，并根据真假将1或者0放置栈顶，05行将这个值存于事先声明的0号局部变量V_0中（见前面的.locals init），06行读取这个值并放置栈顶，07行判断其真假，如果为false则跳到0e行，为true则接着执行后面的代码（其实看到这里可以明白自动生成的IL代码是有冗余的，05行和06行是多余的操作）。
如果为真，接着执行后面的代码（09行），nop表示这行是可以被断点的位置，我们直接无视它，下一行，存储一个4位的int变量1到栈顶，0b行将其存于局部变量V_1中，然后0c行无条件跳转到13行处，13行取出局部变量V_1的值，并返回。也就是说，如果参数1和参数2是相等的，最后返回1（也就是true），显然0e到11行代码是将一个0存储到V_1变量中，这里不再赘述其含义。
由于注释很详细，不再过多解释代码含义，与IL代码基本能一一对应（其中有部分顺序不一样是因为我优化了生成的IL代码，让其更加简洁一些）。
下面我们让调用端生成这个方法，并使用这个动态生成的函数。简单的写一个测试代码如下：
你可能会觉得这是在多此一举，直接写一个对应的方法不就行了么？
事实上，这种方法生成的函数是动态的，也就是说，我们可以根据运行时根据不同条件生成不同的函数，甚至根据反射，动态获取类型信息创建更加丰富的运行时函数。
三、思路
以深拷贝为例，需求是对任意类型递归检索其所有内部成员，并一一进行赋值到新的一份内存中，首先我们需要访问所有的内部成员，如何递归获取内部所有成员变量呢，答案是利用反射。
前文提到反射是性能大户，但是借由IL这一工具，我们可以转换思路，利用空间换时间的方法，建立一张类型与其深拷贝器的表，当第一次需要该类型的拷贝器时，我们使用反射去获取类型的所有内部成员，然后使用IL书写拷贝器的代码，生成为一个函数后，保存在表内并返回。此后，再需要获取该类型的拷贝器时，直接从表中取出并返回即可。
那么如何利用反射去获取类型并操作呢？下面我们不妨查看一个自定义类的拷贝方法的C#与IL代码作为例子：
其实C#生成的IL也有一些冗余，简单分析一下各行：
01行，根据构造器创建一个新实例，06行，将这个新实例存入到id为0的局部变量V_0中，07行加载V_0到栈上，08行加载第一个参数（同样的，此时第0个参数为this），09行加载一个成员intVal，此时栈上变为V_0和参数1的intVal值，0e行调用存储intVal字段，对栈上的倒数两个值进行操作，此时倒数第一个值（参数1的intVal值）被存储到倒数第二个值（V_0）的对应字段中。13行读取V_0并加载到栈上，14行将栈顶的值存储到id为1的局部变量V_1中，15行直接跳转到17行（冗余生成的代码），17行加载局部变量V_1，18行作为值返回。
限于篇幅原因，这里只解释如何使用C#书写ldfld和stfld来对成员进行操作，我们只需要使用反射获取类型的field，并且使用Emit来书写IL语句即可：
而对于传入一个任意类型，我们事先不知道其中字段名，这时我们按需使用反射获取所有字段：
对获取到的字段进行操作即可，当然内部字段该递归的还是需要继续递归，这里的细节不再赘述。
需要再次提醒的是，我们采取空间换取时间的做法，只有在第一次获取该类的深拷贝器时，我们才需要使用反射，所以整体的性能是很高的。
四、最终效果展示
在笔者的实现中，TypeUtility提供了如下方法：
对于拷贝器，提供了三个方法，GetTypeClone对应的是clone(a, b)形式的函数，此时a不需要new出一个新的对象，性能最高，但是需要调用端保证a不为null；GetTypeCloneWithReturn对应的是a = Clone(b)形式的函数，此时必定会返回一个新的对象，性能较低，但是可以保证克隆出来的一定是全新的对象；GetTypeCloneWithReturnAndTwoParms对应的是a = clone(a, b)形式的函数，将a作为第一个参数传入，如果a为null，则使用第二种方式返回一个全新的对象，否则以第一种形式进行拷贝。三种方法各有利弊，目前比较推荐第三种方式，效率最高且限制最少。
五、细节、难点与捷径
关于整个实现，思路还是比较简单的，但是实际上细节和坑还是挺多的：
1.需要熟悉IL的OpCodes码，这部分可以查阅资料进行了解。
2.需要知道各种C#代码怎么转换成IL，这部分可以通过使用ildasm将C#生成的dll转化成IL进行查看，可百度了解使用方式。
3.需要验证生成的IL代码对应怎样的C#代码时，可以利用API将书写的IL代码生成为dll，然后使用Reflector进行转化成C#代码，有时候不知道书写的IL代码为何不对时，这个方法非常好用。不过Reflector是收费的，据说ILSpy也可以使用，但是笔者没有用过，以后有机会试试。
4. 书写IL代码是一件困难的事，因为其语法类似于汇编，所以需要事先构建一个简单的框架来书写面向过程的代码，笔者提供的框架中，利用闭包简单的封装了方便使用的for和if功能，不然用汇编写这些确实有点繁琐。
5.Debug是一件困难的事。可以在每个OpCodes语句后面加Log，来观察生成的语句，并且书写同样的C#代码使用ildasm生成IL之后进行比对；或者使用第三点来比对C#代码。
六、性能
在比较性能之前，先介绍一下github上一个称为DeepCopy的深拷贝库，其代码主要是从微软的Orleans框架中适配而来，其github地址为https://github.com/ReubenBond/DeepCopy。
下面将比较一下手写代码、纯反射、本文的方法以及DeepCopy库的深拷贝以及深比较的性能。
可以看到，对于深拷贝，ILEmit所需要的时间是手写代码的7倍左右，Orleans的深拷贝是手写代码的50倍左右，纯反射是手写代码的700倍左右；对于深比较，ILEmit是手写代码的2倍左右，纯反射是手写代码的200倍左右。
七、后记：关于IL的思考与展望
关于使用ILEmit，需要注意的一点是，根据Unity的官方文档，使用IL2CPP打包以后因为没了Mono虚拟机，所以无法使用System.Reflection.Emit库，因此本文提到的方法在使用IL2CPP打包时是无法使用的；另外，在IOS中，由于JIT被禁止，ILEmit也是无法使用的。
但是有一个应用场景非常适用于使用该方法，那就是在Unity编辑器的应用，在编辑器下，对于各种各样的Asset，拷贝和比较方法都是不可或缺的，使用ILEmit，基本可以告别手写深拷贝方法了，甚至IsEqual都可以直接使用该方法来规避掉写无聊的比较代码的过程。事实上，Unity的一个编辑器扩展工具Odin也是基于IL来动态创建类型的。
IL还可以用来做什么呢？如果我们拥有一个AST，对一段C#代码进行语法分析，随后使用ILEmit去生成一个动态方法，那么其实离一个C#的REPL就不远了。我们可以使用此方法来搭建一个Unity的调试器，在运行时动态执行一些C#代码。事实上，Odin中的标签中代码执行也是使用了AST+ILEmit的方法来实现的。
不过需要注意的是，ILEmit和ILRuntime实际上是没有什么关系的，后者是通过某些手段获取了dll中的OpCodes码，之后使用内部搭建的栈，模拟了IL代码被执行的过程。
最后，不得不说，IL确实是一把利刃，如果使用得当的话，威力是无穷的。
