C# 4动态编程新特性与DLR剖析

近几年来,在TIOBE 公司每个月发布的编程语言排行榜[1] 中,C# 总是能挤进前10 名,而在近10 年的编程语言排行榜中,C# 总体上呈现上升的趋势。C# 能取得这样的成绩,有很多因素在起作用,其中,它在语言特性上的锐意进取让人印象深刻( 图1 )。

  图1 C#各版本的创新点

2010 年发布的 C# 4 ,最大的创新点是拥有了动态编程语言的特性。

1 动态编程语言的中兴

动态编程语言并非什么新鲜事物,早在面向对象编程语言成为主流之前,人们就已经使用动态编程语言来开发了。即使在 Java 、 C# 、 C++ 等面向对象编程语言繁荣兴旺、大行于世的年代,动态编程语言也在“悄悄”地攻城掠地,占据了相当的开发领域,比如 JavaScript 业已成为 Web 客户端事实上的主流语言。

最近这几 年,动态编程语言变得日益流行,比如 Python 、 Ruby 都非常活跃,使用者众多。

这里有一个问题,为什么我们需要在开发中应用动态编程语言?与 C# 和 Java 这类已经非常成熟且功能强大的静态类型编程语言相比,动态编程语言有何优势?

简单地说,使用动态编程语言开发拥有以下的特性:

(1 )支持REPL ( Read-evaluate-print Loop :“读入 à 执行 à 输出”循环迭代)的开发模式,整个过程简洁明了,直指问题的核心。

举个简单的例子, 图 2 所示为使用 IronPython[2] 编程计算“ 1+2+ …… +100 ”的屏幕截图,我们可以快速地输入一段完成累加求和的代码,然后马上就可以看到结果:

2 使用 IronPython编程

如果使用 C# 开发就麻烦多了,您得先用 Visual Studio 创建一个项目,然后向其中添加一个类,在类中写一个方法完成求和的功能,再编写调用这一方法的代码,编译、排错,最后才能得到所需的结果……

很明显,对于那些短小的工作任务而言,动态编程语言所具备的这种 REPL 开发模式具有很大的吸引力。

( 2 )扩展方便。用户可以随时对代码进行调整,需要什么功能直接往动态对象上“加”就是了,不要时又可以移除它们。而且这种修改可以马上生效,并不需要像 C# 那样必须先修改类型的定义和声明,编译之后新方法才可用。

换句话说:使用动态语言编程,不需要“重量级”的 OOAD ,整个开发过程迭代迅速而从不拖泥带水

( 3 )动态编程语言的类型解析是在运行时完成的,可以省去许多不必要的类型转换代码,因此,与静态编程语相比,动态编程语言写的代码往往更紧凑,量更少。

动态编程语言主要的弱点有两个:

( 1 )代码中的许多错误要等到运行时才能发现,而且需要特定的运行环境支持,对其进行测试不太方便,也不支持许多用于提升代码质量的各种软件工程工具,因此不太适合于开发规模较大的、包容复杂处理逻辑的应用系统。

( 2 )与静态编程语言相比,动态编程语言编写的程序性能较低。不过随着计算机软硬件技术的不断进步,比如多核 CPU 的广泛应用,动态编程语言引擎和运行环境不断地优化,动态编程语言编写的程序性能在不断地提升,在特定的应用场景下,甚至可以逼近静态语言编写的程序。

2 拥抱“动态编程”特性的 C# 4

为了让 C# 、 Visual Basic 等 .NET 编程语言能具备动态编程语言的特性, .NET 4.0 引入了一个“ DLR ( Dynamic Language Runtime :动态语言运行时) ”( 图 3 )。

图 3 DLR:动态语言运行时

         DLR 运行于 CLR 之上,提供了一个动态语言的运行环境,从而允许 Python 、 Ruby 等动态语言编写的程序在 .NET 平台上运行,同时,现有的 .NET 静态类型编程语言,比如 C# 和 Visual Basic ,也可以利用 DLR 而拥有一些动态编程语言的特性。

( 1 )使用 C# 4 编写动态的代码

C# 4 新增了一个 dynamic 关键字,可以用它来编写“动态”的代码。

例如,以下代码创建了一个 ExpandoObject 对象(注意必须定义为 dynamic ):

dynamic dynamicObj = new ExpandoObject();        
        

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