如何在.NET中实现脚本引擎 (CodeDom篇)
2006-01-13 14:22
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如何在.NET中实现脚本引擎 (CodeDom篇) .NET 本身提供了强大的脚本引擎，可以直接使用.NET CLR的任何编程语言作为脚本语言，如VB.NET、C#、JScript, J#等等。使用脚本引擎，我们可以动态生成任意表达式、或动态导入任意脚本文件，并在任意时候执行。
经实践发现，我们可以使用至少两种不同的方式在.NET中使用脚本引擎：VsaEngine和CodeDom。
其实，CodeDom不能算是真正的脚本引擎，它实际上是编译器。但是我们完全可以利用CodeDom来模拟脚本引擎。
使用Emit方法也能达到动态生成可执行代码的目的，而且Emit生成的代码不需要编译，因此速度更快。但是Emit插入的实际上是汇编代码，不能算是脚本语言。
本文介绍如何以CodeDom方式来动态生成可执行代码。
如何在.NET中实现脚本引擎 (CodeDom篇) 沐枫网志
1. 构造一个编译器
设置编译参数
编译参数需要在CompilerParameters设置：
例如：
theParameters.ReferencedAssemblies.Add("System.dll");
创建指定语言的编译器
编译需要由指定语言的CodeDomProvider生成。
这里列举一些.NET的CodeDomProvider：
以C#为例，要创建C#编译器，代码如下：
//.NET 1.1/1.0
ICodeCompiler compiler = new Microsoft.CSharp.CSharpCodeProvider().CreateCompiler();
//.NET 2.0
ICodeCompiler compiler = (ICodeCompiler) new Microsoft.CSharp.CSharpCodeProvider();
下面是完整的创建编译器的例子：
/**//// <summary>
/// 创建相应脚本语言的编译器
/// </summary>
private void createCompiler(string strLanguage, bool debugMode, string strAssemblyFileName)
{
this.theParameters = new CompilerParameters();
this.theParameters.OutputAssembly = System.IO.Path.Combine(System.IO.Path.GetTempPath(), strAssemblyFileName + ".dll");
this.theParameters.GenerateExecutable = false;
this.theParameters.GenerateInMemory = true;
if(debugMode)
{
this.theParameters.IncludeDebugInformation = true;
this.theParameters.CompilerOptions += "/define:TRACE=1 /define:DEBUG=1 ";
}
else
{
this.theParameters.IncludeDebugInformation = false;
this.theParameters.CompilerOptions += "/define:TRACE=1 ";
}
AddReference("System.dll");
AddReference("System.Data.dll");
AddReference("System.Xml.dll");
strLanguage = strLanguage.ToLower();
CodeDomProvider theProvider;
if("visualbasic" == strLanguage || "vb" == strLanguage)
{
theProvider = new Microsoft.VisualBasic.VBCodeProvider();
if(debugMode)
theParameters.CompilerOptions += "/debug:full /optimize- /optionexplicit+ /optionstrict+ /optioncompare:text /imports:Microsoft.VisualBasic,System,System.Collections,System.Diagnostics ";
else
theParameters.CompilerOptions += "/optimize /optionexplicit+ /optionstrict+ /optioncompare:text /imports:Microsoft.VisualBasic,System,System.Collections,System.Diagnostics ";
AddReference("Microsoft.VisualBasic.dll");
}
else if("jscript" == strLanguage || "js" == strLanguage)
{
theProvider = new Microsoft.JScript.JScriptCodeProvider();
AddReference("Microsoft.JScript.dll");
}
else if("csharp" == strLanguage || "cs" == strLanguage || "c#" == strLanguage)
{
theProvider = new Microsoft.CSharp.CSharpCodeProvider();
if(!debugMode)
theParameters.CompilerOptions += "/optimize ";
}
// else if("jsharp" == strLanguage || "vj" == strLanguage || "j#" == strLanguage)
// {
// theProvider = new Microsoft.VJSharp.VJSharpCodeProvider();
// if(!debugMode)
// theParameters.CompilerOptions += "/optimize ";
// }
else
throw new System.Exception("指定的脚本语言不被支持。");
this.theCompiler = theProvider.CreateCompiler();
}
/**//// <summary>
/// 添加引用对象。
/// </summary>
/// <param name="__strAssemblyName">引用的文件名</param>
public void AddReference(string __strAssemblyName)
{
theParameters.ReferencedAssemblies.Add(__strAssemblyName);
}
注：
在.NET Framework 2.0中，由于CreateCompiler方法被标记作废。为避免产生编译警告，可直接返回CodeDomProvider作为编译器：
this.theCompiler = (ICodeCompiler)theProvider;
2. 编译源代码
编译源代码相当简单，只需一条语句就搞定了：
CompilerResults compilerResults ＝ compiler.CompileAssemblyFromSource(this.theParameters, this.SourceText); 执行后，可以从compilerResults取得以下内容：
示例函数：
/**//// <summary>
/// 编译脚本。编译前将清空以前的编译信息。
/// CompilerInfo将包含编译时产生的错误信息。
/// </summary>
/// <returns>成功时返回True。不成功为False。</returns>
public bool Compile()
{
this.theCompilerInfo = "";
this.isCompiled = false;
this.theCompiledAssembly = null;
this.theCompilerResults = this.theCompiler.CompileAssemblyFromSource(this.theParameters, this.SourceText);
if(this.theCompilerResults.NativeCompilerReturnValue == 0)
{
this.isCompiled = true;
this.theCompiledAssembly = this.theCompilerResults.CompiledAssembly;
}
System.Text.StringBuilder compilerInfo = new System.Text.StringBuilder();
foreach(CompilerError err in this.theCompilerResults.Errors)
{
compilerInfo.Append(err.ToString());
compilerInfo.Append("/r/n");
}
theCompilerInfo = compilerInfo.ToString();
return isCompiled;
}
3. 执行代码
使用Reflection机制就可以很方便的执行Assembly中的代码。
我们假设编译时使用的脚本代码 this.SourceText 内容如下：
namespace test
{
public class script
{
static public void Main()
{
MessageBox.Show("Hello");
}
}
}
则相应的执行代码为：
scriptEngine.Invoke("test.script", "Main", null);
Invoke函数内容：
/**//// <summary>
/// 执行指定的脚本函数(Method)。
/// 如果指定的类或模块名，以及函数(Method)、或参数不正确，将会产生VsaException/VshException例外。
/// </summary>
/// <param name="__strModule">类或模块名</param>
/// <param name="__strMethod">要执行的函数(Method)名字</param>
/// <param name="__Arguments">参数(数组)</param>
/// <returns>返回执行的结果</returns>
public object Invoke(string __strModule, string __strMethod, object[] __Arguments)
{
if(!this.IsCompiled || this.theCompiledAssembly == null)
throw new System.Exception("脚本还没有成功编译");
Type __ModuleType = this.theCompiledAssembly.GetType(__strModule);
if(null == __ModuleType)
throw new System.Exception(string.Format("指定的类或模块 ({0}) 未定义。", __strModule));
MethodInfo __MethodInfo = __ModuleType.GetMethod(__strMethod);
if(null == __MethodInfo)
throw new System.Exception(string.Format("指定的方法 ({0}::{1}) 未定义。", __strModule, __strMethod));
try
{
return __MethodInfo.Invoke(null, __Arguments);
}
catch( TargetParameterCountException )
{
throw new System.Exception(string.Format("指定的方法 ({0}:{1}) 参数错误。", __strModule, __strMethod));
}
catch(System.Exception e)
{
System.Diagnostics.Trace.WriteLine(string.Format("执行({0}:{1})错误: {2}", __strModule, __strMethod, e.ToString()));
return null;
}
}
总结： CodeDom可以很方便的随时编译源代码，并动态执行。虽然作为脚本引擎，它没有VsaEngine正规和方便，但作为一般应用，也够用了。并且结合Reflection机制，它的功能比VsaEngine更强大：它可以编译任何提供CompilerProvider的CLR语言（目前.NET自带的语言中都有）。
当然，它也有一些缺点：它生成的Assembly不能动态卸载。这在一般情况下不成问题，因为一个源代码只需编译一次，并载入执行，并不需要动态卸载。
假如你需要做脚本编辑器时，就要考虑这个问题，因为有可能一个脚本会因为修修改改而不停的重新编译，从而造成不停的产生新的Assembly，最后将导致内存被大量占用。要解决这个问题，需要将编译器加载到独立的AppDomain中，通过卸载AppDomain达到卸载所需的Assembly的目的。 附件为完整的源代码，以供测试：
http://www.cnblogs.com/Files/ly4cn/netScript.rar
经实践发现，我们可以使用至少两种不同的方式在.NET中使用脚本引擎：VsaEngine和CodeDom。
其实，CodeDom不能算是真正的脚本引擎，它实际上是编译器。但是我们完全可以利用CodeDom来模拟脚本引擎。
使用Emit方法也能达到动态生成可执行代码的目的，而且Emit生成的代码不需要编译，因此速度更快。但是Emit插入的实际上是汇编代码，不能算是脚本语言。
本文介绍如何以CodeDom方式来动态生成可执行代码。
如何在.NET中实现脚本引擎 (CodeDom篇) 沐枫网志
1. 构造一个编译器
设置编译参数
编译参数需要在CompilerParameters设置：
| CompilerOptions | 用于设置编译器命令行参数 |
| IncludeDebugInformation | 用于指示是否在内存在生成Assembly |
| GenerateInMemory | 用于指示是否在内存在生成Assembly |
| GenerateExecutable | 用于指示生成的Assembly类型是exe还是dll |
| OutputAssembly | 用于指示生成的程序文件名（仅在GenerateInMemory为false的情况） |
| ReferencedAssemblies | 用于添加引用Assembly |
theParameters.ReferencedAssemblies.Add("System.dll");
创建指定语言的编译器
编译需要由指定语言的CodeDomProvider生成。
这里列举一些.NET的CodeDomProvider：
| vb.net | Microsoft.VisualBasic.VBCodeProvider |
| C# | Microsoft.CSharp.CSharpCodeProvider |
| jscript | Microsoft.JScript.JScriptCodeProvider |
| J# | Microsoft.VJSharp.VJSharpCodeProvider |
//.NET 1.1/1.0
ICodeCompiler compiler = new Microsoft.CSharp.CSharpCodeProvider().CreateCompiler();
//.NET 2.0
ICodeCompiler compiler = (ICodeCompiler) new Microsoft.CSharp.CSharpCodeProvider();
下面是完整的创建编译器的例子：
/**//// <summary>
/// 创建相应脚本语言的编译器
/// </summary>
private void createCompiler(string strLanguage, bool debugMode, string strAssemblyFileName)
{
this.theParameters = new CompilerParameters();
this.theParameters.OutputAssembly = System.IO.Path.Combine(System.IO.Path.GetTempPath(), strAssemblyFileName + ".dll");
this.theParameters.GenerateExecutable = false;
this.theParameters.GenerateInMemory = true;
if(debugMode)
{
this.theParameters.IncludeDebugInformation = true;
this.theParameters.CompilerOptions += "/define:TRACE=1 /define:DEBUG=1 ";
}
else
{
this.theParameters.IncludeDebugInformation = false;
this.theParameters.CompilerOptions += "/define:TRACE=1 ";
}
AddReference("System.dll");
AddReference("System.Data.dll");
AddReference("System.Xml.dll");
strLanguage = strLanguage.ToLower();
CodeDomProvider theProvider;
if("visualbasic" == strLanguage || "vb" == strLanguage)
{
theProvider = new Microsoft.VisualBasic.VBCodeProvider();
if(debugMode)
theParameters.CompilerOptions += "/debug:full /optimize- /optionexplicit+ /optionstrict+ /optioncompare:text /imports:Microsoft.VisualBasic,System,System.Collections,System.Diagnostics ";
else
theParameters.CompilerOptions += "/optimize /optionexplicit+ /optionstrict+ /optioncompare:text /imports:Microsoft.VisualBasic,System,System.Collections,System.Diagnostics ";
AddReference("Microsoft.VisualBasic.dll");
}
else if("jscript" == strLanguage || "js" == strLanguage)
{
theProvider = new Microsoft.JScript.JScriptCodeProvider();
AddReference("Microsoft.JScript.dll");
}
else if("csharp" == strLanguage || "cs" == strLanguage || "c#" == strLanguage)
{
theProvider = new Microsoft.CSharp.CSharpCodeProvider();
if(!debugMode)
theParameters.CompilerOptions += "/optimize ";
}
// else if("jsharp" == strLanguage || "vj" == strLanguage || "j#" == strLanguage)
// {
// theProvider = new Microsoft.VJSharp.VJSharpCodeProvider();
// if(!debugMode)
// theParameters.CompilerOptions += "/optimize ";
// }
else
throw new System.Exception("指定的脚本语言不被支持。");
this.theCompiler = theProvider.CreateCompiler();
}
/**//// <summary>
/// 添加引用对象。
/// </summary>
/// <param name="__strAssemblyName">引用的文件名</param>
public void AddReference(string __strAssemblyName)
{
theParameters.ReferencedAssemblies.Add(__strAssemblyName);
}
注：
在.NET Framework 2.0中，由于CreateCompiler方法被标记作废。为避免产生编译警告，可直接返回CodeDomProvider作为编译器：
this.theCompiler = (ICodeCompiler)theProvider;
2. 编译源代码
编译源代码相当简单，只需一条语句就搞定了：
CompilerResults compilerResults ＝ compiler.CompileAssemblyFromSource(this.theParameters, this.SourceText); 执行后，可以从compilerResults取得以下内容：
| NativeCompilerReturnValue | 编译结果，用于检查是否成功 |
| Errors | 编译时产生的错误和警告信息 |
| CompiledAssembly | 如果编译成功，则返回编译生成的Assembly |
/**//// <summary>
/// 编译脚本。编译前将清空以前的编译信息。
/// CompilerInfo将包含编译时产生的错误信息。
/// </summary>
/// <returns>成功时返回True。不成功为False。</returns>
public bool Compile()
{
this.theCompilerInfo = "";
this.isCompiled = false;
this.theCompiledAssembly = null;
this.theCompilerResults = this.theCompiler.CompileAssemblyFromSource(this.theParameters, this.SourceText);
if(this.theCompilerResults.NativeCompilerReturnValue == 0)
{
this.isCompiled = true;
this.theCompiledAssembly = this.theCompilerResults.CompiledAssembly;
}
System.Text.StringBuilder compilerInfo = new System.Text.StringBuilder();
foreach(CompilerError err in this.theCompilerResults.Errors)
{
compilerInfo.Append(err.ToString());
compilerInfo.Append("/r/n");
}
theCompilerInfo = compilerInfo.ToString();
return isCompiled;
}
3. 执行代码
使用Reflection机制就可以很方便的执行Assembly中的代码。
我们假设编译时使用的脚本代码 this.SourceText 内容如下：
namespace test
{
public class script
{
static public void Main()
{
MessageBox.Show("Hello");
}
}
}
则相应的执行代码为：
scriptEngine.Invoke("test.script", "Main", null);
Invoke函数内容：
/**//// <summary>
/// 执行指定的脚本函数(Method)。
/// 如果指定的类或模块名，以及函数(Method)、或参数不正确，将会产生VsaException/VshException例外。
/// </summary>
/// <param name="__strModule">类或模块名</param>
/// <param name="__strMethod">要执行的函数(Method)名字</param>
/// <param name="__Arguments">参数(数组)</param>
/// <returns>返回执行的结果</returns>
public object Invoke(string __strModule, string __strMethod, object[] __Arguments)
{
if(!this.IsCompiled || this.theCompiledAssembly == null)
throw new System.Exception("脚本还没有成功编译");
Type __ModuleType = this.theCompiledAssembly.GetType(__strModule);
if(null == __ModuleType)
throw new System.Exception(string.Format("指定的类或模块 ({0}) 未定义。", __strModule));
MethodInfo __MethodInfo = __ModuleType.GetMethod(__strMethod);
if(null == __MethodInfo)
throw new System.Exception(string.Format("指定的方法 ({0}::{1}) 未定义。", __strModule, __strMethod));
try
{
return __MethodInfo.Invoke(null, __Arguments);
}
catch( TargetParameterCountException )
{
throw new System.Exception(string.Format("指定的方法 ({0}:{1}) 参数错误。", __strModule, __strMethod));
}
catch(System.Exception e)
{
System.Diagnostics.Trace.WriteLine(string.Format("执行({0}:{1})错误: {2}", __strModule, __strMethod, e.ToString()));
return null;
}
}
总结： CodeDom可以很方便的随时编译源代码，并动态执行。虽然作为脚本引擎，它没有VsaEngine正规和方便，但作为一般应用，也够用了。并且结合Reflection机制，它的功能比VsaEngine更强大：它可以编译任何提供CompilerProvider的CLR语言（目前.NET自带的语言中都有）。
当然，它也有一些缺点：它生成的Assembly不能动态卸载。这在一般情况下不成问题，因为一个源代码只需编译一次，并载入执行，并不需要动态卸载。
假如你需要做脚本编辑器时，就要考虑这个问题，因为有可能一个脚本会因为修修改改而不停的重新编译，从而造成不停的产生新的Assembly，最后将导致内存被大量占用。要解决这个问题，需要将编译器加载到独立的AppDomain中，通过卸载AppDomain达到卸载所需的Assembly的目的。 附件为完整的源代码，以供测试：
http://www.cnblogs.com/Files/ly4cn/netScript.rar
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