C#4.0新特性之二:Named and Optional Parameters (2) 剖析篇

在上一篇介绍该特性的文章里, 大家都在说这是vb里已经有的东西. 切不管c#的发展方向, 我们剖析一下这个特性的实现原理:

首先,还是看一个例子:

 1     class  Program
 2     {
 3        static void Main(string[] args)
 4        {
 5            var foo1 = new Foo();
 6            foo1.Do1(1,"fan");
 7            foo1.Do2(2,"onlyvc");
 8            foo1.Do2(3);
 9            foo1.Do2(b : "only");
10            foo1.Do2(b: "only", a: 2);
11
12            Console.ReadLine();
13        }
14    }
15
16      public   class  Foo
17      {
18        public void Do1(int a, string b) { Console.WriteLine(a.ToString()+b+"\n"); }
19        public void Do2(int a=0, string b="fanweixiao") { Console.WriteLine(a.ToString()+b+"\n"); }
20    }

看过上一篇文章的朋友肯定知道答案是什么了, 用Reflector看看: 

1 public   class  Foo
2 {
3    // Methods
4    public Foo();
5    public void Do1(int a, string b);
6    public void Do2([Optional, DefaultParameterValue(0)] int a, [Optional, DefaultParameterValue("fanweixiao")] string b);
7}
8
9

对于Do2()的方法的定义增加了两个attribute: Optional和DefaultParameterValue. 这不是新东西, 我们在2.0时代就可以定义这样的方法:

1 public   void  SayHello([System.Runtime.InteropServices.Optional][System.Runtime.InteropServices.DefaultParameterValue( " fanweixiao " )]  string  name)
2 {
3    Console.Write(name);
4}

只是在c#里调用SayHello()这个函数是必须把参数都写全的. 那么接下来我们看看IL的样子:

 1 .class   public   auto   ansi   beforefieldinit  Foo
 2      extends  [mscorlib]System.Object
 3 {
 4      .method   public   hidebysig   specialname   rtspecialname   instance   void  .ctor()  cil   managed
 5     {
 6     }
 7
 8      .method   public   hidebysig   instance   void  Do1( int32  a,  string  b)  cil   managed
 9     {
10     }
11
12      .method   public   hidebysig   instance   void  Do2([opt]  int32  a, [opt]  string  b)  cil   managed
13     {
14         .param [ 1 ] =  int32 ( 0 )
15         .param [ 2 ] =  string ( ' fanweixiao ' )
16     }
17 }

Do2()这个方法里有两个特殊的东西: opt和.param, 在CLI Spec文档里就有这两个东东的详细说明, 简要来说,有了opt修饰的参数,那么他就是可选的,所有opt修饰的参数要用.param指定类型和默认值,注意这里.param[]的下标是从1开始的,.param[0] 表示的是函数返回值. 而这个.param指定的参数其实是常量值constant value, 只所以能够变化是因为在编译期间这个值是可以被callsite(调用者)所越权操作,剥夺起政治权利终身的. 所以这个可选参数特性的关键点在于调用的时候编译器做了什么. 看实际调用的情况:

 1 private   static   void  Main( string [] args)
 2 {
 3    Foo foo1 = new Foo();
 4    foo1.Do1(1, "fan");
 5    foo1.Do2(2, "onlyvc");
 6    foo1.Do2(3, "fanweixiao");
 7    string CS$0$0000 = "only";
 8    foo1.Do2(0, CS$0$0000);
 9    CS$0$0000 = "only";
10    int CS$0$0001 = 2;
11    foo1.Do2(CS$0$0001, CS$0$0000);
12    Console.ReadLine();
13}

其实这是编译时就确定了要传递的参数的值了, 默认值被编译器从方法里"提取"了出来. 再看IL: 

 1 .method   private   hidebysig  static  void  Main( string [] args)  cil   managed
 2 {
 3      .entrypoint
 4      .maxstack   3
 5      .locals   init  (
 6         [ 0 ]  class  LearnCSharp4.Foo foo1,
 7         [ 1 ]  string  CS$ 0 $ 0000 ,
 8         [ 2 ]  int32  CS$ 0 $ 0001 )
 9      L_0000:   nop  
10      L_0001:   newobj   instance   void  LearnCSharp4.Foo::.ctor()
11      L_0006:   stloc.0  
12      L_0007:   ldloc.0  
13      L_0008:   ldc.i4.1  
14      L_0009:   ldstr   " fan "
15      L_000e:   callvirt   instance   void  LearnCSharp4.Foo::Do1( int32 ,  string )
16      L_0013:   nop  
17      L_0014:   ldloc.0  
18      L_0015:   ldc.i4.2  
19      L_0016:   ldstr   " onlyvc "
20      L_001b:   callvirt   instance   void  LearnCSharp4.Foo::Do2( int32 ,  string )
21      L_0020:   nop  
22      L_0021:   ldloc.0  
23      L_0022:   ldc.i4.3  
24      L_0023:   ldstr "fanweixiao"
25      L_0028:   callvirt   instance   void  LearnCSharp4.Foo::Do2( int32 ,  string )
26      L_002d:   nop  
27      L_002e:   ldloc.0  
28      L_002f:   ldstr   " only "
29      L_0034:   stloc.1  
30      L_0035:   ldc.i4.0  
31      L_0036:   ldloc.1  
32      L_0037:   callvirt   instance   void  LearnCSharp4.Foo::Do2( int32 ,  string )
33      L_003c: nop 
34    L_003d: ldloc.0 
35    L_003e: ldstr "only"
36    L_0043: stloc.1 
37    L_0044: ldc.i4.2 
38    L_0045: stloc.2 
39    L_0046: ldloc.2 
40    L_0047: ldloc.1 
41    L_0048: callvirt instance void LearnCSharp4.Foo::Do2(int32, string)
42    L_004d: nop 
43      L_004e:   call   string  [mscorlib]System.Console::ReadLine()
44      L_0053:   pop  
45      L_0054:   ret  
46 }

我们看大字体的部分, stloc(存东西到变量)的顺序是先1后2, 很明显是先存放了string然后存int的值,这跟我们写的调用的参数(b:"only",a:2)是一致的,然后在L_0046和L_0047这两句里颠倒了ldloc(从变量里读东西)的顺序, 所以这样就能正常的调用Do2(int32, string)这个函数了.

原理清楚了, 那么下面这个demo应该输出什么值也就很清楚了吧:

 1 static   void  Main( string [] args)
 2 {
 3    int i = 0;
 4    Do(i: i++, k: i++, j: i++);
 5    Console.ReadLine();
 6}
 7
 8 static   void  Do( int  i  =   0 ,  int  j  =   0 ,  int  k  =   0 )
 9 {
10    Console.WriteLine(string.Format("{0} -> {1} -> {2}", i, j, k)); 
11}

没错, 应该显示0,2,1

更详细的关于这里CLI的解释可以参考这篇blog.
其他C#4.0新特性的文章:
C#4.0新特性之二:Named and Optional Parameters (1)
c#4.0新特性之一: Dynamic Lookup (2)

c#4.0新特性之一: Dynamic Lookup (1)