C反射与特性：深入探索元数据操作

### C# 反射与特性：深入探索元数据操作 #### 1. 元数据与反射基础 在编程世界里，大部分程序都是围绕数据展开工作的，它们负责读取、写入、操作和展示数据，像图形其实也是数据的一种形式。程序员所创建和使用的类型，都是为了这些数据处理目的而设计的，在设计阶段，程序员就需要了解所使用类型的特性。 不过，有一些程序处理的数据并非是数字、文本或者图形，而是关于程序及其类型的信息，这些信息被称为元数据，它们存储在程序的程序集中。当一个正在运行的程序查看自身或者其他程序的元数据时，这一过程就被叫做反射。比如对象浏览器就是一个能显示元数据的程序，它可以读取程序集并展示其中包含的类型以及所有特性和成员。 需要注意的是，若要使用反射，必须引入 `System.Reflection` 命名空间。 #### 2. Type 类详解 在 C# 中，有各种各样的类型，包括预定义类型（如 `int`、`long`、`string` 等）、基础类库（BCL）中的类型（如 `Console`、`IEnumerable` 等）以及用户自定义类型（如 `MyClass`、`MyDel` 等），每个类型都有自己的成员和特性。 BCL 中声明了一个抽象类 `Type`，它的作用是包含类型的特性。借助这个类的对象，我们可以获取程序所使用类型的相关信息。由于 `Type` 是抽象类，无法直接创建实例，在运行时，公共语言运行时（CLR）会创建 `Type` 的派生类 `RuntimeType` 的实例，这些实例包含了类型信息。当我们访问这些实例时，CLR 返回的是基类 `Type` 的引用。为了方便，后续统一将这个引用指向的对象称为 `Type` 类型的对象。 关于 `Type` 类，有几个重要的点需要知道： - 对于程序中使用的每个类型，CLR 都会创建一个包含该类型信息的 `Type` 对象。 - 程序中使用的每个类型都与一个单独的 `Type` 对象相关联。 - 无论一个类型创建了多少个实例，所有实例都只关联一个 `Type` 对象。 下面是 `System.Type` 类的一些常用成员列表： | 成员 | 成员类型 | 描述 | | ---- | ---- | ---- | | Name | 属性 | 返回类型的名称。 | | Namespace | 属性 | 返回包含类型声明的命名空间。 | | Assembly | 属性 | 返回类型声明所在的程序集。如果是泛型类型，则返回类型定义所在的程序集。 | | GetFields | 方法 | 返回类型的字段列表。 | | GetProperties | 方法 | 返回类型的属性列表。 | | GetMethods | 方法 | 返回类型的方法列表。 | #### 3. 获取 Type 对象的方法 获取 `Type` 对象有多种方式，这里主要介绍使用 `GetType` 方法和 `typeof` 运算符。 ##### 3.1 使用 GetType 方法 `Type` 对象有一个 `GetType` 方法，它会返回一个指向实例 `Type` 对象的引用。因为所有类型最终都派生自 `object`，所以可以对任何类型的对象调用 `GetType` 方法来获取其 `Type` 对象，示例代码如下： ```csharp Type t = myInstance.GetType(); ``` 下面是一个完整的示例代码，展示了如何使用 `GetType` 方法获取类型信息： ```csharp using System; using System.Reflection; class BaseClass { public int BaseField = 0; } class DerivedClass : BaseClass { public int DerivedField = 0; } class Program { static void Main() { var bc = new BaseClass(); var dc = new DerivedClass(); BaseClass[] bca = new BaseClass[] { bc, dc }; foreach (var v in bca) { Type t = v.GetType(); Console.WriteLine("Object type : {0}", t.Name); FieldInfo[] fi = t.GetFields(); foreach (var f in fi) Console.WriteLine(" Field : {0}", f.Name); Console.WriteLine(); } } } ``` 上述代码的输出结果如下： ``` Object type : BaseClass Field : BaseField Object type : DerivedClass Field : DerivedField Field : BaseField ``` ##### 3.2 使用 typeof 运算符 使用 `typeof` 运算符也能获取 `Type` 对象，只需将类型名称作为操作数，它就会返回指向该类型 `Type` 对象的引用，示例如下： ```csharp Type t = typeof(DerivedClass); ``` 下面是一个使用 `typeof` 运算符的简单示例代码： ```csharp using System; using System.Reflection; namespace SimpleReflection { class BaseClass { public int MyFieldBase; } class DerivedClass : BaseClass { public int MyFieldDerived; } class Program { static void Main() { Type tbc = typeof(DerivedClass); Console.WriteLine("Result is {0}.", tbc.Name); Console.WriteLine("It has the following fields:"); FieldInfo[] fi = tbc.GetFields(); foreach (var f in fi) Console.WriteLine(" {0}", f.Name); } } } ``` 该代码的输出结果为： ``` Result is DerivedClass. It has the following fields: MyFieldDerived MyFieldBase ``` #### 4. 特性的概念与应用 特性是一种语言结构，它允许我们向程序的程序集添加元数据，是一种用于存储程序构造信息的特殊类。 - **目标**：应用特性的程序构造被称为目标。 - **消费者**：像对象浏览器这类用于检索和使用元数据的程序，被称为特性的消费者。 - **特性类型**：.NET 中既有预定义的特性，也可以自定义特性。 特性的命名通常采用帕斯卡命名法，并且以 `Attribute` 后缀结尾。在将特性应用到目标时，可以省略这个后缀。例如对于 `SerializableAttribute` 和 `MyAttributeAttribute`，在应用到构造时可以使用 `Serializable` 和 `MyAttribute` 这样的短名称。 应用特性时，需要在构造之前放置一个特性部分。特性部分由方括号括起来，里面包含特性名称，有时还会有参数列表。例如： ```csharp [ Serializable ] public class MyClass { ... } [ MyAttribute("Simple class", "Version 3.57") ] public class MyOtherClass { ... } ``` 关于特性，还有几个重要的点需要了解： - 大多数特性只应用于特性部分之后紧接着的构造。 - 应用了特性的构造被称为用特性修饰或装饰，这两种说法都很常见。 #### 5. 预定义保留特性 在了解自定义特性之前，先看看 .NET 预定义和保留的两种特性：`Obsolete` 和 `Conditional`。 ##### 5.1 Obsolete 特性 `Obsolete` 特性可以将一个程序构造标记为过时，并在编译代码时显示一条有用的警告消息。示例代码如下： ```csharp class Program { [Obsolete("Use method SuperPrintOut")] static void Prin ```