IL编织器 — Fody

Posted on by hackdl

介绍

这个项目的名称“Fody”来源于属于织巢鸟科（Ploceidae）的小鸟（Fody），本身意义为编织。

核心Fody引擎的代码库地址 ：https://github.com/Fody/Fody

Github上是这样介绍的：

Fody 是一个用于织制 .NET 程序集的可扩展工具。它允许在构建过程中作为一部分来操纵程序集的中间语言（IL），这需要大量的底层代码编写。这些底层代码需要了解 MSBuild 和 Visual Studio 的 API。Fody 通过可扩展的插件模型试图消除这些底层代码。这种技术非常强大，例如，可以将简单属性转换为完整的 INotifyPropertyChanged 实现，添加对空参数的检查，添加方法计时，甚至使所有字符串比较都不区分大小写。

Fody 处理的底层任务包括：

  • 将 MSBuild 任务注入到构建流程中。
  • 解析程序集和 pdb 文件的位置。
  • 抽象了与 MSBuild 日志记录的复杂性。
  • 将程序集和 pdb 文件读入 Mono.Cecil 对象模型中。
  • 根据需要重新应用强名称。
  • 保存程序集和 pdb 文件。

Fody 使用 Mono.Cecil 和基于插件的方法在编译时修改 .NET 程序集的中间语言（IL）。

  • 它不需要额外的安装步骤来构建。
  • 属性是可选的，具体取决于所使用的编织器。
  • 不需要部署运行时依赖项。

插件

从介绍就可以看出，理论上只要你想要，基于这个库基本上能做任何事情。

所以基于该库，诞生了非常非常多的插件库，下面简单介绍及编写Demo简单使用

插件 描述 Github URL
Fody 编织.net程序集的可扩展工具 https://github.com/Fody/Fody
AutoProperties.Fody 这个外接程序为您提供了对自动属性的扩展控制，比如直接访问backing字段或拦截getter和setter。 https://github.com/tom-englert/AutoProperties.Fody
PropertyChanged.Fody 将属性通知添加到实现INotifyPropertyChanged的所有类。 https://github.com/Fody/PropertyChanged
InlineIL.Fody 在编译时注入任意IL代码。 https://github.com/ltrzesniewski/InlineIL.Fody
MethodDecorator.Fody 通过IL重写编译时间装饰器模式 https://github.com/Fody/MethodDecorator
NullGuard.Fody 将空参数检查添加到程序集 https://github.com/Fody/NullGuard
ToString.Fody 给属性生成ToString()方法 https://github.com/Fody/ToString
Rougamo.Fody 在编译时生效的AOP组件，类似于PostSharp。 https://github.com/inversionhourglass/Rougamo

AutoProperties.Fody

这个插件提供了对自动属性的扩展控制，比如直接访问backing字段或拦截getter和setter。

using System;
using AutoProperties;
using Xunit;

public class AutoPropertiesInterceptor
{
    [Fact]
    public void Run()
    {
        Assert.Equal(10, Property1);
        Assert.Equal("11", Property2);

        Property1 = 42;

        Assert.Equal(45, Property1);
        Assert.Equal("11", Property2);

        Property2 = "44";

        Assert.Equal(45, Property1);
        Assert.Equal("47", Property2);
    }

    [GetInterceptor]
    T GetInterceptor(string propertyName, T fieldValue)
    {
        return (T)Convert.ChangeType(Convert.ToInt32(fieldValue) + 1, typeof(T));
    }

    [SetInterceptor]
    void SetInterceptor(T value, string propertyName, out T field)
    {
        field = (T)Convert.ChangeType(Convert.ToInt32(value) + 2, typeof(T));
    }

    public int Property1 { get; set; } = 7;

    public string Property2 { get; set; } = "8";
}

PropertyChanged.Fody

该插件在编译时将INotifyPropertyChanged代码注入属性中：

using System.ComponentModel;
using System.Runtime.CompilerServices;
using AutoProperties;
using Xunit;

public class AutoPropertiesSample : INotifyPropertyChanged
{
    int numberOfPropertyChangedCalls;

    public string AutoProperty1 { get; set; }
    public string AutoProperty2 { get; set; }

    public AutoPropertiesSample()
    {
        AutoProperty2.SetBackingField("42");
    }

    [Fact]
    public void Run()
    {
        // no property changed call was generated in constructor:
        Assert.Equal(0, numberOfPropertyChangedCalls);
        Assert.Equal("42", AutoProperty2);

        AutoProperty1 = "Test1";
        Assert.Equal(1, numberOfPropertyChangedCalls);
        Assert.Equal("Test1", AutoProperty1);

        AutoProperty1.SetBackingField("Test2");
        Assert.Equal(1, numberOfPropertyChangedCalls);
        Assert.Equal("Test2", AutoProperty1);
    }


    public event PropertyChangedEventHandler PropertyChanged;

    protected virtual void OnPropertyChanged([CallerMemberName] string propertyName = null)
    {
        numberOfPropertyChangedCalls += 1;

        PropertyChanged?.Invoke(this, new(propertyName));
    }
}

除此之外，该插件附带了一个 C# 代码生成器，只需将实现 INotifyPropertyChanged 接口或包含 [AddINotifyPropertyChangedInterface] 属性的类标记为 partial，生成器将会自动添加必要的事件和事件触发器。

可以通过项目文件中的属性配置代码生成器：


  
    false
    OnPropertyChanged

更多用法建议查看官方文档。

InlineIL.Fody

该插件允许在编译时将任意IL注入到程序集中。

示例代码

using System;
using Xunit;
using static InlineIL.IL.Emit;
public class Sample
{
    [Fact]
    public void Run()
    {
        var item = new MyStruct
        {
            Int = 42,
            Guid = Guid.NewGuid()
        };

        ZeroInit.InitStruct(ref item);

        Assert.Equal(0, item.Int);
        Assert.Equal(Guid.Empty, item.Guid);
    }

    struct MyStruct
    {
        public int Int;
        public Guid Guid;
    }
}

public static class ZeroInit
{
    public static void InitStruct(ref T value)
        where T : struct
    {
        Ldarg(nameof(value));

        Ldc_I4_0();

        Sizeof(typeof(T));

        Unaligned(1);

        Initblk();
    }
}

小技巧：这里可以借助ILDASM工具先生成想要的 IL 代码，在服务器托管网按照 IL 代码取编写要注入的 C# 代码，也可以参照我之前的文章工具 — IL指令集解释，理解 IL 执行过程。

MethodDecorator.Fody

通过IL重写编译时装饰器模式。

定义拦截器属性：

using System;
using System.Reflection;
using MethodDecorator.Fody.Interfaces;

[AttributeUsage(AttributeTargets.Method | AttributeTargets.Constructor | AttributeTargets.Module)]
public class InterceptorAttribute : Attribute, IMethodDecorator
{
    public void Init(object instance, MethodBase method, object[] args)
    {
    }

    public void OnEntry()
    {
        InterceptionRecorder.OnEntryCalled = true;
    }

    public void OnExit()
    {
        InterceptionRecorder.OnExitCalled = true;
    }

    public void OnException(Exception exception)
    {
        InterceptionRecorder.OnExceptionC服务器托管网alled = true;
    }
}

定义拦截记录器

public static class InterceptionRecorder
{
    public static bool OnEntryCalled;
    public static bool OnExitCalled;
    public static bool OnExceptionCalled;

    public static void Clear()
    {
        OnExitCalled= OnEntryCalled = OnExceptionCalled = false;
    }
}

定义目标类

public static class Target
{
    [Interceptor]
    public static void MyMethod()
    {

    }

    [Interceptor]
    public static void MyExceptionMethod()
    {
        throw new("Foo");
    }
}

示例：

using Xunit;

public class MethodDecoratorSample
{
    [Fact]
    public void SimpleMethodSample()
    {
        InterceptionRecorder.Clear();
        Target.MyMethod();
        Assert.True(InterceptionRecorder.OnEntryCalled);
        Assert.True(InterceptionRecorder.OnExitCalled);
        Assert.False(InterceptionRecorder.OnExceptionCalled);
    }

    [Fact]
    public void ExceptionMethodSample()
    {
        InterceptionRecorder.Clear();
        try
        {
            Target.MyExceptionMethod();
        }
        catch
        {
        }
        Assert.True(InterceptionRecorder.OnEntryCalled);
        Assert.False(InterceptionRecorder.OnExitCalled);
        Assert.True(InterceptionRecorder.OnExceptionCalled);
    }
}

NullGuard.Fody

该插件向程序集添加null参数检查，支持三种操作模式：隐式模式、显式模式和可为空引用类型模式。

  • 在隐式模式下，假定一切都不为空，除非标记为 [AllowNull]。这是 NullGuard 一直以来的工作方式。
  • 在显式模式下，假定一切都可为空，除非标记为 [NotNull]。这种模式旨在支持 ReSharper（R#）的可为空性分析，使用悲观模式。
  • 在可为空引用类型模式下，使用 C# 8 可为空引用类型（NRT）注释来确定类型是否可为空。

如果没有显式配置，NullGuard 将按以下方式自动检测模式：

  • 如果检测到 C# 8 可为空属性，则使用可为空引用类型模式。
  • 引用 JetBrains.Annotations 并在任何地方使用 [NotNull] 将切换到显式模式。
  • 如果不满足上述条件，则默认为隐式模式。

示例：

using Xunit;

public class NullGuardSample
{
    [Fact(Skip = "Explicit")]
    public void Run()
    {
        var targetClass = new TargetClass();
        Assert.Throws(() => targetClass.Method(null));
    }
}

public class TargetClass
{
    public void Method(string param)
    {
    }
}

ToString.Fody

该插件可以从带有[ToString]属性修饰的类的公共属性中生成ToString方法。

using System.Diagnostics;
using Xunit;

public class ToStringSample
{
    [Fact]
    public void Run()
    {
        var target = new Person
                     {
                         GivenNames = "John",
                         FamilyName = "Smith"

                     };
        Debug.WriteLine(target.ToString());
        Assert.Equal("{T: "Person", GivenNames: "John", FamilyName: "Smith"}", target.ToString());
    }
}

[ToString]
class Person
{
    public string GivenNames { get; set; }
    public string FamilyName { get; set; }

    [IgnoreDuringToString]
    public string FullName => $"{GivenNames} {FamilyName}";
}

Rougamo.Fody

Rougamo是一个静态代码织入的AOP组件，类似Postsharp的一个组件，具有 MethodDecorator.Fody的功能，但功能更加强大，我个人觉得最为突出，优秀的两个功能点：

  • 匹配
  • 编织

匹配指的是命中AOP要拦截的目标匹配，比如有特征匹配，表达式匹配，类型匹配，更细化到模糊匹配，正则匹配。

编制则指的是拦截后能做的操作，比如有重写方法参数，修改返回值，异常处理，重试等。

该插件很强大，示例代码太多，就不再本篇内列出示例代码，官方文档中文介绍非常详细，建议直接查看官方文档。

其他

在Github库中，它提供了一些插件使用的Demo，除以上简单介绍的部分插件以外，还有这些

若是在 Visual Studio 的 NuGet 管理器中搜索 Fody 相关包，会有更多的一些三方或者小众的库，依旧值得尝试。

小结

从 Fody 实现原理上就能看出，这个库强，很强，非常强。加上现在已有的非常之多的插件，除了能够提升开发效率之外，以在一定程度上实现一些难以实现的功能。强烈推荐大家学习使用。

链接

Fody官方Demo：https://github.com/Fody/FodyAddinSamples

工具 — IL指令集解释：https://niuery.com/post/61

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