昨天写了《》,有个网友写信问我一个问题:从性能上看,Expression Tree和IL Emit孰优孰劣?虽然我在回信中作了简单的回答,但不知道这个网友是否懂我的意思。反正今天呆在家里也没事儿,干脆再就这个话题再写一篇文章。
目录:
一、Expression Tree和IL Emit并不存在所谓的性能差异 二、属性赋值操作的两种写法 三、属性取值操作的两种写法 四、两种写法对应的IL
一、Expression Tree和IL Emit并不存在所谓的性能差异
Expression Tree和IL Emit的性能孰优孰劣,这本是个“不是问题的问题”。因为两者之间并不存在本质的区别,所以也谈不上性能的优劣问题。举个例子来说,我们知道.NET Framework 2.0,3.0和3.5使用的是相同的CLR。但是C# 3.0、3.5在2.0的基础上推出了很多语言层面的特性,比如自动实现属性:
public class Foo{ public Bar Bar{ get ; set ;} public Foo() { this .Bar = new Bar(); }} 我们也可以按照下面“传统”的方式来写上面这段代码,谁都知道这两种写法在本质上是完全一样的。就上面的程序来说,在编译的时候C#编译器会将其转化成下一种形式,什么自动实现属性、匿名属性、扩展方法,都是浮云——语法糖而已。
public class Foo{ private Bar _bar; public Bar Bar { get { return _bar;} set {_bar = value;} } public Foo() { _bar = new Bar(); }} Expression Tree和IL Emit之间的关系与这些“语法糖”类似。编译后的Expression Tree就是IL代码;而IL Emit让我们可以用高级语言的编程方式来控制中间语言(IL)程序。由于最终的东西都是一样的,谈不上谁比谁好的问题。编译Expression Tree实现了向IL的转换,如果你通过IL Emit写的IL能够比Expression Tree自动转换的好,那么你的程序性能就好,否则性能就差。但是我们不能说Expression Tree和IL Emit在性能上孰优孰劣。
二、属性赋值操作的两种写法
我们说明Expression Tree和IL Emit之间不存在性能的差异,我们不妨写个例子。简单起见,我们还是采用前面谈到过的属性赋值和取值的操作为例。假设有如下一个接口IFoo,包含一个类型和名称均为Bar的可读写的属性。
public interface IFoo{ Bar{ get ; set ;}} public class Bar{} 现在我们通过Expression Tree和IL Emit两种方式编写一个静态方法对IFoo对象的Bar属性进行赋值。简单起见,我们甚至将静态方法的参数类型直接指定为IFoo和Bar,从而省去了类型转换操作。下面是通过Expression Tree进行属性赋值的方法:SetPropertyValueViaExpression。
public static void SetPropertyValueViaExpression(IFoo foo, Bar bar){ var property = typeof (IFoo).GetProperty( " Bar " ); var target = Expression.Parameter( typeof (IFoo)); var propertyValue = Expression.Parameter( typeof (Bar)); var setPropertyValue = Expression.Call(target, property.GetSetMethod(), propertyValue); var setAction = Expression.Lambda < Action < IFoo, Bar >> (setPropertyValue, target, propertyValue).Compile(); setAction(foo, bar);} 而下面的SetPropertyValueViaEmit则通过IL Emit的方式完成了一样的工作:
public static void SetPropertyValueViaEmit(IFoo foo, Bar bar){ var property = typeof (IFoo).GetProperty( " Bar " ); DynamicMethod method = new DynamicMethod( " SetValue " , null , new Type[] { typeof (IFoo), typeof (Bar) }); ILGenerator ilGenerator = method.GetILGenerator(); ilGenerator.Emit(OpCodes.Ldarg_0); ilGenerator.Emit(OpCodes.Ldarg_1); ilGenerator.EmitCall(OpCodes.Callvirt, property.GetSetMethod(), null ); ilGenerator.Emit(OpCodes.Ret); method.DefineParameter( 1 , ParameterAttributes.In, " obj " ); method.DefineParameter( 2 , ParameterAttributes.In, " value " ); var setAction = (Action < IFoo, Bar > )method.CreateDelegate( typeof (Action < IFoo, Bar > )); setAction(foo, bar);} 三、属性取值操作的两种写法
接下来,我们来编写用于进行属性取值操作的方法。下面的SetPropertyValueViaExpression方法是基于Expression Tree的。
public static Bar GetPropertyValueViaExpression(IFoo foo){ var property = typeof (IFoo).GetProperty( " Bar " ); var target = Expression.Parameter( typeof (IFoo)); var getPropertyValue = Expression.Property(target, property); var getFunc = Expression.Lambda < Func < IFoo, Bar >> (getPropertyValue, target).Compile(); return getFunc(foo);} 下面则是基于IL Emit的版本:
public static Bar GetPropertyValueViaEmit(IFoo foo){ var property = typeof (IFoo).GetProperty( " Bar " ); DynamicMethod method = new DynamicMethod( " GetValue " , typeof (Bar), new Type[] { typeof (IFoo) }); ILGenerator ilGenerator = method.GetILGenerator(); ilGenerator.Emit(OpCodes.Ldarg_0); ilGenerator.EmitCall(OpCodes.Callvirt, property.GetGetMethod(), null ); ilGenerator.Emit(OpCodes.Ret); method.DefineParameter( 1 , ParameterAttributes.In, " target " ); var getFunc = (Func < IFoo, Bar > )method.CreateDelegate( typeof (Func < IFoo, Bar > )); return getFunc(foo);} 四、看看两种写法对应的IL
我们说过,经过编译的Expression Tree就是一段IL代码,而IL Emit则直接反映了IL的执行流程。要判断两者在性能方面孰优孰劣,我们只需要看看Expression Tree最终被转换成怎样的IL。我们现在的做法是动态生成一个程序集,将Expression Tree部分定义到一个方法之中。虽然IL Emit已经是真实底反映了底层的IL代码,但是为了我们的比较更加直观,我们也将IL Emit的部分也写入相应的方法。
为此我们在一个Console应用中的Main方法编写了如下的代码:动态创建了名称为Artech.EmitVsExpression的程序集,其中定义了同名的模块。一个唯一的类型Program定义其中,其中定义了四个静态方法:GetPropertyValueViaExpression、SetPropertyValueViaExpression、GetPropertyValueViaEmit和GetPropertyValueViaEmit。而方法体部分则是上面Expression Tree和IL Emit定义的内容。最后这个程序集被保存为一个同名的.dll文件。
static void Main(){ var property = typeof (IFoo).GetProperty( " Bar " ); var assemblyBuilder = AppDomain.CurrentDomain.DefineDynamicAssembly( new AssemblyName( " Artech.EmitVsExpression " ), AssemblyBuilderAccess.RunAndSave); var moduleBuilder = assemblyBuilder.DefineDynamicModule( " Artech.EmitVsExpression " , " Artech.EmitVsExpression.dll " ); var typeBuilder = moduleBuilder.DefineType( " Program " ); // GetPropertyValueViaExpression var methodBuilder = typeBuilder.DefineMethod( " GetPropertyValueViaExpression " , MethodAttributes.Static | MethodAttributes.Public, typeof (Bar), new Type[] { typeof (IFoo) }); var target = Expression.Parameter( typeof (IFoo)); var getPropertyValue = Expression.Property(target, property); Expression.Lambda < Func < IFoo, Bar >> (getPropertyValue, target).CompileToMethod(methodBuilder); // SetPropertyValueViaExpression methodBuilder = typeBuilder.DefineMethod( " SetPropertyValueViaExpression " , MethodAttributes.Static | MethodAttributes.Public, typeof ( void ), new Type[] { typeof (IFoo), typeof (Bar) }); target = Expression.Parameter( typeof (IFoo)); var propertyValue = Expression.Parameter( typeof (Bar)); var setPropertyValue = Expression.Call(target, property.GetSetMethod(), propertyValue); Expression.Lambda < Action < IFoo, Bar >> (setPropertyValue, target, propertyValue).CompileToMethod(methodBuilder); // GetPropertyValueViaEmit methodBuilder = typeBuilder.DefineMethod( " GetPropertyValueViaEmit " , MethodAttributes.Static | MethodAttributes.Public, typeof (Bar), new Type[] { typeof (IFoo) }); ILGenerator ilGenerator = methodBuilder.GetILGenerator(); ilGenerator.Emit(OpCodes.Ldarg_0); ilGenerator.EmitCall(OpCodes.Callvirt, property.GetGetMethod(), null ); ilGenerator.Emit(OpCodes.Ret); // SetPropertyValueViaEmit methodBuilder = typeBuilder.DefineMethod( " SetPropertyValueViaEmit " , MethodAttributes.Static | MethodAttributes.Public, typeof ( void ), new Type[] { typeof (IFoo), typeof (Bar) }); ilGenerator = methodBuilder.GetILGenerator(); ilGenerator.Emit(OpCodes.Ldarg_0); ilGenerator.Emit(OpCodes.Ldarg_1); ilGenerator.EmitCall(OpCodes.Callvirt, property.GetSetMethod(), null ); ilGenerator.Emit(OpCodes.Ret); typeBuilder.CreateType(); assemblyBuilder.Save( " Artech.EmitVsExpression.dll " );} 现在我们通过IL Disassembler打开这个.dll文件,看看四个静态方法的IL代码。下面是用于用于获取属性值的GetPropertyValueViaExpression和GetPropertyValueViaEmit方法,我们可以看出它们具有完全一致的方式体。
.method public static class [EmitVsExpressionTree]Bar GetPropertyValueViaExpression( class [EmitVsExpressionTree]IFoo A_0) cil managed{ // Code size 7 (0x7) .maxstack 1 IL_0000: ldarg. 0 IL_0001: callvirt instance class [EmitVsExpressionTree]Bar [EmitVsExpressionTree]IFoo::get_Bar() IL_0006: ret} // end of method Program::GetPropertyValueViaExpression 上海徐汇企业网站设计与制作="color: #008000;">
.method public static class [EmitVsExpressionTree]Bar GetPropertyValueViaEmit( class [EmitVsExpressionTree]IFoo A_0) cil managed{ // Code size 7 (0x7) .maxstack 1 上海企业网站设计与制作> IL_0000: ldarg. 0 IL_0001: callvirt instance class [EmitVsExpressionTree]Bar [EmitVsExpressionTree]IFoo::get_Bar() IL_0006: ret} // end of method Program::GetPropertyValueViaEmit 下面是用于对属性进行赋值的两个静态方法:SetPropertyValueViaExpression和SetPropertyValueViaEmit,毫无疑问它们之间也没有差异。到现在,你还在怀疑两种之间在性能上孰优孰劣吗?
method public static void SetPropertyValueViaExpression( class
[EmitVsExpressionTree]IFoo A_0, class [EmitVsExpressionTree]Bar A_1) cil managed{ // Code size 8 (0x8) .maxstack 2 IL_0000: ldarg. 0 IL_0001: ldarg. 1 IL_0002: callvirt instance void [EmitVsExpressionTree]IFoo::set_Bar( class [EmitVsExpressionTree]Bar) IL_0007: ret} // end of method Program::SetPropertyValueViaExpression .method public static void SetPropertyValueViaEmit( class [EmitVsExpressionTree]IFoo A_0, class [EmitVsExpressionTree]Bar A_1) cil managed{ // Code size 8 (0x8) .maxstack 2 IL_0000: ldarg. 0 IL_0001: ldarg. 1 IL_0002: callvirt instance void [EmitVsExpressionTree]IFoo::set_Bar( class [EmitVsExpressionTree]Bar) IL_0007: ret} // end of method Program::SetPropertyValueViaEmit 既然在IL上它们没有差别,那么它们就是两对等效的方法。如果你通过Reflector来打开我们生成的.dll,你会清晰地看到这真的是两对完全一致的方法。
internal 上海徐汇企业网站制作>
class Program{ // Methods public static Bar GetPropertyValueViaEmit(IFoo foo1) { return foo1.Bar; } public static Bar GetPropertyValueViaExpression(IFoo foo1) { span>return foo1.Bar; } public static void SetPropertyValueViaEmit(IFoo foo1, Bar bar1) { foo1.Bar = bar1; } public static void SetPropertyValueViaExpression(IFoo foo1, Bar bar1) { foo1.Bar = bar1; }}