在 C# 中可以进行元编程吗？答案

【问题标题】：Is metaprogramming possible in C#?在 C# 中可以进行元编程吗？
【发布时间】：2010-09-19 05:39:30
【问题描述】：

特别是，是否有可能在 c# 编译时执行类似于此 c++ 代码的代码？

template <int N>
struct Factorial 
{
    enum { value = N * Factorial<N - 1>::value };
};

template <>
struct Factorial<0> 
{
    enum { value = 1 };
};

// Factorial<4>::value == 24
// Factorial<0>::value == 1
void foo()
{
    int x = Factorial<4>::value; // == 24
    int y = Factorial<0>::value; // == 1
}

【问题讨论】：

某种寻找 t4 模板抱歉在 iphone 上无法指向资源。 Scott Hansleman 上周发布了关于它的信息。
试试看script.net;更多信息在 --orbifold.net/default/?p=2457
虽然这在 C# 中是不可能的，但在替代的 .NET 强类型语言中是可能的，例如 Boo 和 Nemerle。
您可以阅读 Kevin Hazzard 和 Jason Bock 在 .NET manning.com/hazzard 中的元编程
@Jordão：Boo 是一种非常不同的语言，自从 Jetbrains 雇佣了大脑以来，Nemerle 或多或少已经死了。也许 Script.NET 值得一提。

标签： c# metaprogramming

【解决方案1】：

不，C# 语言不直接支持这种复杂性的元编程。然而，正如@littlegeek 所说，Visual Studio 中包含的Text Template Transformation Toolkit 将允许您实现任何复杂的代码生成。

【讨论】：

没问题 littlegeek;即使没有剪贴板，我也投票支持你击败我 4 小时 :)
“文本模板转换工具包”链接已损坏，请改用此链接：wekeroad.com/2008/10/13/…
@GrantPeters，现在连这个都坏了
@StanislavProkop 我删除了断开的链接并将 Scott Hanselman 的文章提升到了初级。

【解决方案2】：

在 .NET 中可以进行元编程（请参阅编译器编译器、正则表达式、代码 DOM、反射等），但 C# 不具备模板元编程功能，因为它没有那种语言特性。

【讨论】：

+1 简要而全面地回答问题的各个方面。

【解决方案3】：

大多数人坚持尝试从他们最喜欢的语言内部进行元编程。如果语言不能很好地支持元编程，那就不行了。其他答案观察到 C# 没有。

解决这个问题的一种方法是从语言外部进行元编程，使用 program transformation tools。这样的工具可以解析源代码，并对其进行任意转换（这就是元编程所做的），然后吐出修改后的程序。

如果您有一个可以解析任意语言的通用程序转换系统，那么您就可以在/使用您喜欢的任何语言上进行元编程。请参阅我们的DMS Software Reengineering Toolkit 了解此类工具，该工具具有适用于 C、C++、Java、C#、COBOL、PHP 和许多其他编程语言的强大前端，并已用于所有这些语言的元编程。

DMS 之所以成功，是因为它提供了一种常规方法和支持基础架构，可以完全访问作为 AST 的程序结构，并且在大多数情况下，附加数据，如符号表、类型信息、控制和数据流分析，所有这些都是执行复杂程序所必需的操纵。

编辑（回应评论）：可以应用 DMS 在 C# 上实现 OP 的任务。

【讨论】：

-1：很好的答案，但它没有回答这个特定的问题。
@Saunders：实际上确实如此，但您需要做一些功课。如果要实现 OP 的特定任务，则需要实现常量折叠程序转换并将它们集中在对 Fibonacci 函数的调用上。我注意到，当没有任何答案都解决了 OP 的具体问题时，你把我的答案搞砸了。
谢谢，您为我的工作指明了正确的方向！

【解决方案4】：

在处理 Java 或 .Net 语言时，在谈论编译时时必须小心。在这些语言中，您可以执行比 C++ 更强大的元编程（广义上的反射），因为“编译时间”（JIT）可以在“运行时间”之后推迟；）

【讨论】：

【解决方案5】：

.NET 泛型和 C++ 模板之间的本质区别在于泛型在运行时是专用的。模板在编译时展开。泛型的动态行为使诸如 Linq、表达式树、Type.MakeGenericType()、语言独立性和代码重用之类的东西成为可能。

但这是有代价的，例如，您不能在泛型类型参数的值上使用运算符。您不能在 C# 中编写 std::complex 类。并且没有编译时元编程。

【讨论】：

我根据经验知道模板代码是可以重用的。您所指的所谓“语言独立性”实际上意味着您必须使用符合 .net 的语言…….net 泛型和 c++ 模板都有限制。但这些都不是正确的。
当然，您可以在 C# 中编写复数类（或者更好的是结构），但是对数值类型参数进行计算的模板库很难编写和使用，请参阅 @987654321 @和codeproject.com/KB/cross-platform/BenchmarkCppVsDotNet.aspx
“你不能在 C# 中编写 std::complex 类”。在什么意义上？
@JonHarrop 从某种意义上说，性能会很糟糕，而且你也会失去编译时的安全性。并且一些与转换相关的部分根本不可能。
1) 重载运算符没有通用约束。因此，您失去了编译时的安全性。 2) 如果没有这些约束，则无法在专业化上选择用户定义的运算符。因此，您需要使用运行时方法生成，并且每当您调用操作员时都会获得委托调用开销。 3) 你不能表达类似“如果T1 可以隐式转换为T2 那么Complex<T1> 应该可以隐式转换为Complex<T2>”。

【解决方案6】：

不，元编程在 C# 中是不可能的。

【讨论】：

【解决方案7】：

在非常有限的范围内，C# 可以解释为元编程。但实际上它只不过是重载决议。将其称为元编程是一个真正的延伸。

例子：

static string SomeFunc<T>(T value) {
    return "Generic";
}
static string SomeFunc(int value) {
    return "Non-Generic";
}

static void Example() {
    SomeFunc(42);           // Non-Generic
    SomeFunc((object)42);   // Generic
}

【讨论】：

提问者并没有具体说明他们所说的元编程是什么意思，但我认为可以肯定地说它与你的意思不同。
@Anthony，模棱两可的问题的问题是它们会产生不正确或无意的答案。我无法回答这个问题或提供一个可以回答这个问题的答案。只要我在这里，我想我还不如回答:)

【解决方案8】：

这将是可能的。观看 Anders Hejlsberg 的 The Future of C# 演讲。

【讨论】：

你的评论是2009年写的，十年过去了，还是不行。

【解决方案9】：

不是按照您的要求，但您可以使用一些旧的 C++ 技巧来生成静态指定特征的类：

abstract class Integer
{
    public abstract int Get { get; }
}

public class One : Integer { public override int Get { return 1; } } }
public class Two : Integer { public override int Get { return 2; } } }
public class Three : Integer { public override int Get { return 3; } } }

public class FixedStorage<T, N> where N : Integer, new()
{
    T[] storage;
    public FixedStorage()
    {
        storage = new T[new N().Get];
    }
    public T Get(int i)
    {
        return storage[i];
    }
}

使用它，您可以定义空间类：

public class Vector3 : FixedStorage<float, Three> {}
public class Vector2 : FixedStorage<float, Two> {}
public class GridCell : FixedStorage<int, Two> {}

我在具有大量子类的库中使用此技术，其中添加新数据成员需要大量样板文件。

【讨论】：