生成代码从T到T1、T2、Tn自动生成多个类型的泛型实例代码

前言

当你想写一个泛型 <T> 的类型的时候，是否想过两个泛型参数、三个泛型参数、四个泛型参数或更多泛型参数的版本如何编写呢？是一个个编写？类小还好，类大了就杯具！

事实上，在 Visual Studio 中生成代码的手段很多，本文采用最笨的方式生成，但效果也很明显——代码写得轻松写得爽！

本文主要给大家介绍了关于从T到T1、T2、Tn自动生成多个类型的泛型的方法，分享出来供大家参考学习，下面话不多说了，来一起看看详细的介绍吧

我们想要的效果

我们现在有一个泛型的版本：

public class Demo<T>
{
 public Demo(Action<T> demo)
 {
  _demo = demo ?? throw new ArgumentNullException(nameof(action));
 }

 private Action<T> _demo;

 public async Task<T> DoAsync(T t)
 {
  // 做某些事情。
 }

 // 做其他事情。
}

希望生成多个泛型的版本：

public class Demo<T1, T2>
{
 public Demo(Action<T1, T2> demo)
 {
  _demo = demo ?? throw new ArgumentNullException(nameof(action));
 }

 private Action<T1, T2> _demo;

 public async Task<(T1, T2)> DoAsync(T1 t1, T2 t2)
 {
  // 做某些事情。
 }

 // 做其他事情。
}

注意到类型的泛型变成了多个，参数从一个变成了多个，返回值从单个值变成了元组。

于是，怎么生成呢？

回顾 Visual Studio 那些生成代码的方式

Visual Studio 原生自带两种代码生成方式。

第一种：T4 文本模板

事实上 T4 模板算是 Visual Studio 最推荐的方式了，因为你只需要编写一个包含占位符的模板文件，Visual Studio 就会自动为你填充那些占位符。

那么 Visual Studio 用什么填充？是的，可以在模板文件中写 C# 代码！比如官方 DEMO：

<#@ output extension=".txt" #> 
<#@ assembly name="System.Xml" #> 
<# 
 System.Xml.XmlDocument configurationData = ...; // Read a data file here. 
#> 
namespace Fabrikam.<#= configurationData.SelectSingleNode("jobName").Value #> 
{ 
 ... // More code here. 
} 

这代码写哪儿呢？在项目上右键新建项，然后选择“运行时文本模板”。

T4 模板编辑后一旦保存（Ctrl+S），代码立刻生成。

有没有觉得这代码着色很恐怖？呃……根本就没有代码着色好吗！即便如此，T4 本身也是非常强悍的代码生成方式。

这不是本文的重点，于是感兴趣请阅读官方文档 Code Generation and T4 Text Templates - Microsoft Docs 学习。

第二种：文件属性中的自定义工具

右键选择项目中的一个代码文件，然后选择“属性”，你将看到以下内容：

就是这里的自定义工具。在这里填写工具的 Key，那么一旦这个文件保存，就会运行自定义工具生成代码。

那么 Key 从哪里来？这货居然是从注册表拿的！也就是说，如果要在团队使用，还需要写一个注册表项！即便如此，自定义工具本身也是非常强悍的代码生成方式。

这也不是本文的重点，于是感兴趣请阅读官方文档 Custom Tools - Microsoft Docs 学习。

第三种：笨笨的编译生成事件

这算是通常项目用得最多的方式了，因为它可以在不修改用户开发环境的情况下执行几乎任何任务。

右键项目，选择属性，进入“生成事件”标签：

在“预先生成事件命令行”中填入工具的名字和参数，便可以生成代码。

制作生成泛型代码的工具

我们新建一个控制台项目，取名为 CodeGenerator，然后把我写好的生成代码粘贴到新的类文件中。

using System;
using System.Linq;
using static System.Environment;

namespace Walterlv.BuildTools
{
 public class GenericTypeGenerator
 {
  private static readonly string GeneratedHeader =
$@"//------------------------------------------------------------------------------
// <auto-generated>
//  此代码由工具生成。
//  运行时版本:{Environment.Version.ToString(4)}
//
//  对此文件的更改可能会导致不正确的行为，并且如果
//  重新生成代码，这些更改将会丢失。
// </auto-generated>
//------------------------------------------------------------------------------

#define GENERATED_CODE
";

  private static readonly string GeneratedFooter =
   $@"";

  private readonly string _genericTemplate;
  private readonly string _toolName;

  public GenericTypeGenerator(string toolName, string genericTemplate)
  {
   _toolName = toolName ?? throw new ArgumentNullException(nameof(toolName));
   _genericTemplate = genericTemplate ?? throw new ArgumentNullException(nameof(toolName));
  }

  public string Generate(int genericCount)
  {
   var toolName = _toolName;
   var toolVersion = "1.0";
   var GeneratedAttribute = $"[System.CodeDom.Compiler.GeneratedCode(\"{toolName}\", \"{toolVersion}\")]";

   var content = _genericTemplate
    // 替换泛型。
    .Replace("<out T>", FromTemplate("<{0}>", "out T{n}", ", ", genericCount))
    .Replace("Task<T>", FromTemplate("Task<({0})>", "T{n}", ", ", genericCount))
    .Replace("Func<T, Task>", FromTemplate("Func<{0}, Task>", "T{n}", ", ", genericCount))
    .Replace(" T, Task>", FromTemplate(" {0}, Task>", "T{n}", ", ", genericCount))
    .Replace("(T, bool", FromTemplate("({0}, bool", "T{n}", ", ", genericCount))
    .Replace("var (t, ", FromTemplate("var ({0}, ", "t{n}", ", ", genericCount))
    .Replace(", t)", FromTemplate(", {0})", "t{n}", ", ", genericCount))
    .Replace("return (t, ", FromTemplate("return ({0}, ", "t{n}", ", ", genericCount))
    .Replace("<T>", FromTemplate("<{0}>", "T{n}", ", ", genericCount))
    .Replace("(T value)", FromTemplate("(({0}) value)", "T{n}", ", ", genericCount))
    .Replace("(T t)", FromTemplate("({0})", "T{n} t{n}", ", ", genericCount))
    .Replace("(t)", FromTemplate("({0})", "t{n}", ", ", genericCount))
    .Replace("var t =", FromTemplate("var ({0}) =", "t{n}", ", ", genericCount))
    .Replace(" T ", FromTemplate(" ({0}) ", "T{n}", ", ", genericCount))
    .Replace(" t;", FromTemplate(" ({0});", "t{n}", ", ", genericCount))
    // 生成 [GeneratedCode]。
    .Replace(" public interface ", $" {GeneratedAttribute}{NewLine} public interface ")
    .Replace(" public class ", $" {GeneratedAttribute}{NewLine} public class ")
    .Replace(" public sealed class ", $" {GeneratedAttribute}{NewLine} public sealed class ");
   return GeneratedHeader + NewLine + content.Trim() + NewLine + GeneratedFooter;
  }

  private static string FromTemplate(string template, string part, string separator, int count)
  {
   return string.Format(template,
    string.Join(separator, Enumerable.Range(1, count).Select(x => part.Replace("{n}", x.ToString()))));
  }
 }
}

这个类中加入了非常多种常见的泛型字符串特征，当然是采用最笨的字符串替换方法。如果感兴趣优化优化，可以用正则表达式，或者使用 Roslyn 扩展直接拿语法树。

于是，在 Program.cs 中调用以上代码即可完成泛型生成。我写了一个简单的版本，可以将每一个命令行参数解析为一个需要进行转换的泛型类文件。

using System.IO;
using System.Linq;
using System.Text;
using Walterlv.BuildTools;

class Program
{
 static void Main(string[] args)
 {
  foreach (var argument in args)
  {
   GenerateGenericTypes(argument, 4);
  }
 }

 private static void GenerateGenericTypes(string file, int count)
 {
  // 读取原始文件并创建泛型代码生成器。
  var template = File.ReadAllText(file, Encoding.UTF8);
  var generator = new GenericTypeGenerator(template);

  // 根据泛型个数生成目标文件路径和文件内容。
  var format = GetIndexedFileNameFormat(file);
  (string targetFileName, string targetFileContent)[] contents = Enumerable.Range(2, count - 1).Select(i =>
   (string.Format(format, i), generator.Generate(i))
  ).ToArray();

  // 写入目标文件。
  foreach (var writer in contents)
  {
   File.WriteAllText(writer.targetFileName, writer.targetFileContent);
  }
 }

 private static string GetIndexedFileNameFormat(string fileName)
 {
  var directory = Path.GetDirectoryName(fileName);
  var name = Path.GetFileNameWithoutExtension(fileName);
  if (name.EndsWith("1"))
  {
   name = name.Substring(0, name.Length - 1);
  }

  return Path.Combine(directory, name + "{0}.cs");
 }
}

考虑到这是 Demo 级别的代码，我将生成的泛型个数直接写到了代码当中。这段代码的意思是按文件名递增生成多个泛型类。

例如，有一个泛型类文件 Demo.cs，则会在同目录生成 Demo2.cs，Demo3.cs，Demo4.cs。当然，Demo.cs 命名为 Demo1.cs 结果也是一样的。

在要生成代码的项目中添加“预先生成事件命令行”：

"$(ProjectDir)..\CodeGenerator\$(OutDir)net47\CodeGenerator.exe" "$(ProjectDir)..\Walterlv.Demo\Generic\IDemoFile.cs" "$(ProjectDir)..\..\Walterlv.Demo\Generic\DemoFile.cs" 

现在，编译此项目，即可生成多个泛型类了。

彩蛋

如果你仔细阅读了 GenericTypeGenerator 类的代码，你将注意到我为生成的文件加上了条件编译符“GENERATED_CODE”。这样，你便可以使用 #ifdef GENERATED_CODE 来处理部分不需要进行转换或转换有差异的代码了。

这时写代码，是不是完全感受不到正在写模板呢？既有代码着色，又适用于团队其他开发者的开发环境。是的，个人认为如果带来便捷的同时注意不到工具的存在，那么这个工具便是好的。

如果将传参改为自动寻找代码文件，将此工具发布到 NuGet，那么可以通过 NuGet 安装脚本将以上过程全自动化完成。

参考资料

• Code Generation and T4 Text Templates - Microsoft Docs
• Custom Tools - Microsoft Docs

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对猪先飞的支持。