动态创建方法并执行它



背景:

我想在C#中定义几个static方法,并从其中一个方法中生成IL代码作为字节数组,在运行时(在客户端上(选择,并通过网络将字节数组发送到另一台机器(服务器(,在从字节数组重新生成IL代码后,应在那里执行。

我的尝试:(POC(

public static class Experiment
{
    public static int Multiply(int a, int b)
    {
        Console.WriteLine("Arguments ({0}, {1})", a, b);
        return a * b;
    }
}

然后我得到了方法体的IL代码,如下所示:

BindingFlags flags = BindingFlags.Public | BindingFlags.Static;
MethodInfo meth = typeof(Experiment).GetMethod("Multiply", flags);
byte[] il = meth.GetMethodBody().GetILAsByteArray();

到目前为止,我还没有动态创建任何东西。但我把IL代码作为字节数组,我想创建一个程序集,然后创建其中的模块,然后创建类型,然后创建方法——所有这些都是动态的。在创建动态创建的方法的方法体时,我使用了在上面的代码中使用反射得到的IL代码。

代码生成代码如下:

AppDomain domain = AppDomain.CurrentDomain;
AssemblyName aname = new AssemblyName("MyDLL");
AssemblyBuilder assemBuilder = domain.DefineDynamicAssembly(
                                               aname, 
                                               AssemblyBuilderAccess.Run);
ModuleBuilder modBuilder = assemBuilder.DefineDynamicModule("MainModule");
TypeBuilder tb = modBuilder.DefineType("MyType", 
                            TypeAttributes.Public | TypeAttributes.Class);
MethodBuilder mb = tb.DefineMethod("MyMethod", 
     MethodAttributes.Static | MethodAttributes.Public, 
     CallingConventions.Standard,
     typeof(int),                          // Return type
     new[] { typeof(int), typeof(int) });  // Parameter types
mb.DefineParameter(1, ParameterAttributes.None, "value1");  // Assign name 
mb.DefineParameter(2, ParameterAttributes.None, "value2");  // Assign name 
//using the IL code to generate the method body
mb.CreateMethodBody(il, il.Count()); 
Type realType = tb.CreateType();
var meth = realType.GetMethod("MyMethod");
try
{
    object result = meth.Invoke(null, new object[] { 10, 9878 });
    Console.WriteLine(result);  //should print 98780 (i.e 10 * 9878)
}
catch (Exception e)
{
    Console.WriteLine(e.ToString());
}

但是,它没有在输出窗口上打印98780,而是抛出一个异常,称

System.Reflection.TargetInvocationException:调用的目标引发了异常。--->System.TypeLoadException:无法从程序集"MyDLL,版本=0.0.0.0,区域性=中性,PublicKeyToken=null"加载类型"Invalid_Token.0x0100001E">
 nbsp 在MyType.MyMethod(Int32值1,Int32值2([…]

请帮助我找出错误的原因以及如何修复。

在任意程序集上运行ildasm.exe。使用View+Show标记值并查看一些反汇编的代码。您将看到IL通过一个数字包含对其他方法和变量的引用。数字是程序集元数据表的索引。

也许您现在看到了问题,您无法将IL的块从一个程序集移植到另一个程序集中,除非目标程序集具有相同的元数据。或者,除非将IL中的元数据标记值替换为与目标程序集的元数据匹配的值。当然,这是非常不切实际的,您最终会复制程序集。不妨复制一份程序集。或者,也可以使用原始程序集中现有的IL。

你需要仔细考虑一下,目前还不清楚你到底想实现什么。System.CodeDom和Reflection.Emit命名空间可用于动态生成代码。

如果我采用以下方法:

public static int Multiply(int a, int b)
{
    return a * b;
}

在发布模式下编译它并在代码中使用它,一切都很好。如果我检查il数组,它包含4个字节,正好对应于Jon的答案中的四条指令(ldarg.0,ldarg.1,mul,ret(。

如果我在调试模式下编译它,代码是9个字节。在Reflector中,它看起来像这样:

.method public hidebysig static int32 Multiply(int32 a, int32 b) cil managed
{
    .maxstack 2
    .locals init (
        [0] int32 CS$1$0000)
    L_0000: nop 
    L_0001: ldarg.0 
    L_0002: ldarg.1 
    L_0003: mul 
    L_0004: stloc.0 
    L_0005: br.s L_0007
    L_0007: ldloc.0 
    L_0008: ret 
}

有问题的部分是局部变量。如果你只是复制指令字节,你会发出使用局部变量的指令,但你永远不会声明它

如果您使用的是ILGenerator,则可以使用DeclareLocal()。看起来您将能够在.Net 4.5中使用MethodBuilder.SetMethodBody()设置局部变量(以下在VS 11 DP中适用(:

var module = typeof(Experiment).Module;
mb.SetMethodBody(il, methodBody.MaxStackSize,
                 module.ResolveSignature(methodBody.LocalSignatureMetadataToken),
                 null, null);

但我在.Net 4中还没有找到实现这一点的方法,除了在调用CreateMethodBody():之后使用反射设置一个包含局部变量的MethodBuilder的私有字段

typeof(MethodBuilder)
    .GetField("m_localSignature", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance)
    .SetValue(mb, module.ResolveSignature(methodBody.LocalSignatureMetadataToken));

关于原始错误:来自其他程序集(如System.ConsoleSystem.Console.WriteLine(的类型和方法是使用标记引用的。这些标记因程序集而异。这意味着,如果查看指令字节,在一个程序集中调用Console.WriteLine()的代码将与在另一个程序集中调用相同方法的代码不同。

这意味着你必须真正理解IL字节的含义,并将引用类型、方法等的所有标记替换为在你构建的程序集中有效的标记。

我认为问题在于在另一个类型/程序集中使用一种类型/程序集的IL。如果您更换此:

mb.CreateMethodBody(il, il.Count());

这个:

ILGenerator generator = mb.GetILGenerator();
generator.Emit(OpCodes.Ldarg_0);
generator.Emit(OpCodes.Ldarg_1);
generator.Emit(OpCodes.Mul);
generator.Emit(OpCodes.Ret);

则它将正确地执行该方法(没有Console.WriteLine,但它返回正确的值(。

如果你真的需要能够从现有的方法中提取IL,你需要进一步研究——但如果你只需要验证其余的代码是否有效,这可能会有所帮助。

您可能会发现有趣的一件事是,如果从Experiment中取出Console.WriteLine调用,则原始代码中的错误会发生变化。它变为InvalidProgramException。我不知道为什么。。。

如果我很理解你的问题,而你只想动态生成一些.NET代码,并在远程客户端上执行,maeby可以看看IronPython。您只需要用脚本创建字符串,然后将其发送到客户端,客户端就可以在运行时执行它,并访问所有.NET Framework,甚至在运行时干扰您的客户端应用程序。

有一种很难让"复制"方法发挥作用的方法,需要一段时间。

看看ILSpy,这个应用程序用于查看和分析现有代码,并且是开源的。您可以从用于分析IL-ASM代码的项目中提取代码,并使用它来复制方法。

这个答案有点正交——更多的是关于问题,而不是所涉及的技术。

你可以使用表达式树——它们很好用,并且有VS语法糖。

对于序列化,您需要这个库(您也需要编译它(:http://expressiontree.codeplex.com/(这显然也适用于Silverlight 4。(

表达式树的局限性在于它们只支持Lambda表达式,即不支持块。

这并不是一个真正的限制,因为您仍然可以在lambda中定义其他lambda方法,并将它们传递给函数编程助手,如Linqneneneba API。

我包含了一个简单的扩展方法,向您展示如何为函数类添加其他辅助方法——关键是您需要在序列化程序中包含包含扩展的程序集。

此代码有效:

using System;
using System.Linq;
using System.Linq.Expressions;
using ExpressionSerialization;
using System.Xml.Linq;
using System.Collections.Generic;
using System.Reflection;
namespace ExpressionSerializationTest
{
    public static class FunctionalExtensions
    {
        public static IEnumerable<int> to(this int start, int end)
        {
            for (; start <= end; start++)
                yield return start;
        }
    }
    class Program
    {
        private static Expression<Func<int, int, int>> sumRange = 
            (x, y) => x.to(y).Sum();
        static void Main(string[] args)
        {
            const string fileName = "sumRange.bin";
            ExpressionSerializer serializer = new ExpressionSerializer(
                new TypeResolver(new[] { Assembly.GetExecutingAssembly() })
            );
            serializer.Serialize(sumRange).Save(fileName);
            Expression<Func<int, int, int>> deserializedSumRange =
                serializer.Deserialize<Func<int, int, int>>(
                    XElement.Load(fileName)
                );
            Func<int, int, int> funcSumRange = 
                deserializedSumRange.Compile();
            Console.WriteLine(
                "Deserialized func returned: {0}", 
                funcSumRange(1, 4)
            );
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

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