动态创建方法并执行它

Question

背景：

我想在 C# 中定义一些 static 方法，并从这些方法之一生成 IL 代码作为字节数组，在运行时（在客户端上）选择，然后发送通过网络将字节数组发送到另一台机器（服务器），在从字节数组重新生成 IL 代码后应在该机器上执行该字节数组。

我的尝试： (POC)

public static class Experiment
{
    public static int Multiply(int a, int b)
    {
        Console.WriteLine("Arguments ({0}, {1})", a, b);
        return a * b;
    }
}

然后我得到方法体的IL代码，如下：

BindingFlags flags = BindingFlags.Public | BindingFlags.Static;
MethodInfo meth = typeof(Experiment).GetMethod("Multiply", flags);
byte[] il = meth.GetMethodBody().GetILAsByteArray();

到目前为止我还没有动态创建任何东西。但我有 IL 代码作为字节数组，我想创建一个程序集，然后创建一个模块，然后创建一个类型，然后创建一个方法——所有这些都是动态的。在创建动态创建的方法的方法体时，我使用了在上面的代码中通过反射获得的 IL 代码。

代码生成代码如下：

AppDomain domain = AppDomain.CurrentDomain;
AssemblyName aname = new AssemblyName("MyDLL");
AssemblyBuilder assemBuilder = domain.DefineDynamicAssembly(
                                               aname, 
                                               AssemblyBuilderAccess.Run);

ModuleBuilder modBuilder = assemBuilder.DefineDynamicModule("MainModule");

TypeBuilder tb = modBuilder.DefineType("MyType", 
                            TypeAttributes.Public | TypeAttributes.Class);

MethodBuilder mb = tb.DefineMethod("MyMethod", 
     MethodAttributes.Static | MethodAttributes.Public, 
     CallingConventions.Standard,
     typeof(int),                          // Return type
     new[] { typeof(int), typeof(int) });  // Parameter types

mb.DefineParameter(1, ParameterAttributes.None, "value1");  // Assign name 
mb.DefineParameter(2, ParameterAttributes.None, "value2");  // Assign name 

//using the IL code to generate the method body
mb.CreateMethodBody(il, il.Count()); 

Type realType = tb.CreateType();

var meth = realType.GetMethod("MyMethod");
try
{
    object result = meth.Invoke(null, new object[] { 10, 9878 });
    Console.WriteLine(result);  //should print 98780 (i.e 10 * 9878)
}
catch (Exception e)
{
    Console.WriteLine(e.ToString());
}

但是它不是在输出窗口上打印 98780 ，而是抛出一个异常：

System.Reflection.TargetInitationException：调用目标已引发异常。 ---> System.TypeLoadException：无法从程序集“MyDLL，Version=0.0.0.0，Culture=neutral，PublicKeyToken=null”加载类型“Invalid_Token.0x0100001E”。
     在 MyType.MyMethod(Int32 value1, Int32 value2) [...]

请帮我找出错误的原因以及如何修复它。

Answer 1

在任意程序集上运行 ildasm.exe。使用“查看+显示标记值”并查看一些反汇编代码。您将看到 IL 包含通过数字对其他方法和变量的引用。该数字是程序集元数据表的索引。

也许您现在看到了问题，您无法将一大块 IL 从一个程序集移植到另一个程序集，除非目标程序集具有相同的元数据。或者除非您将 IL 中的元数据标记值替换为与目标程序集的元数据匹配的值。当然，这是非常不切实际的，您实际上最终会复制程序集。不妨复制一份程序集。或者就此而言，不妨使用原始程序集中现有的 IL。

您需要仔细考虑一下，目前还不清楚您实际上想要完成什么。 System.CodeDom 和 Reflection.Emit 命名空间可用于动态生成代码。

Answer 2

如果我采用以下方法：

public static int Multiply(int a, int b)
{
    return a * b;
}

在发布模式下编译它并在代码中使用它，则一切正常。如果我检查 il 数组，它包含 4 个字节，与 Jon 的答案中的四个指令（ldarg.0、ldarg.1、mul、ret）完全对应。

如果我在调试模式下编译它，代码是 9 个字节。在 Reflector 中，它看起来像这样：

.method public hidebysig static int32 Multiply(int32 a, int32 b) cil managed
{
    .maxstack 2
    .locals init (
        [0] int32 CS$1$0000)
    L_0000: nop 
    L_0001: ldarg.0 
    L_0002: ldarg.1 
    L_0003: mul 
    L_0004: stloc.0 
    L_0005: br.s L_0007
    L_0007: ldloc.0 
    L_0008: ret 
}

有问题的部分是局部变量。如果您只是复制指令字节，则会发出使用局部变量的指令，但您从未声明它。

如果您使用的是 ILGenerator，则可以使用 DeclareLocal()。看来您将能够使用

var module = typeof(Experiment).Module;
mb.SetMethodBody(il, methodBody.MaxStackSize,
                 module.ResolveSignature(methodBody.LocalSignatureMetadataToken),
                 null, null);

但我还没有找到在 .Net 4 中执行此操作的方法，除了在调用 CreateMethodBody() 之后使用反射设置包含局部变量的 MethodBuilder 私有字段

typeof(MethodBuilder)
    .GetField("m_localSignature", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance)
    .SetValue(mb, module.ResolveSignature(methodBody.LocalSignatureMetadataToken));

：错误：使用标记引用其他程序集（例如 System.Console 和 System.Console.WriteLine）中的类型和方法。这些标记在不同的程序集中是不同的。这意味着如果您查看指令字节，在一个程序集中调用 Console.WriteLine() 的代码将不同于在另一个程序集中调用相同方法的代码。

这意味着您必须真正理解 IL 字节的含义，并将引用类型、方法等的所有标记替换为您正在构建的程序集中有效的标记。

Answer 3

我认为问题在于在另一种类型/程序集中使用 IL。如果将 this: 替换

mb.CreateMethodBody(il, il.Count());

为 this:

ILGenerator generator = mb.GetILGenerator();
generator.Emit(OpCodes.Ldarg_0);
generator.Emit(OpCodes.Ldarg_1);
generator.Emit(OpCodes.Mul);
generator.Emit(OpCodes.Ret);

，那么它将正确执行该方法（没有 Console.WriteLine，但它返回正确的值）。

如果您确实需要能够从现有方法中获取 IL，则需要进一步查看 - 但如果您只是需要验证其余代码是否正常工作，这可能会有所帮助。

您可能会发现有趣的一件事是，如果您从 Experiment 中取出 Console.WriteLine 调用，原始代码中的错误会发生变化。相反，它变成了 InvalidProgramException。我不知道为什么...

Answer 4

如果我很好地理解你的问题，并且你只想动态生成一些 .NET 代码，并在远程客户端上执行它，那么请看一下 IronPython。您只需要使用脚本创建字符串，然后将其发送到客户端，客户端就可以在运行时执行它并访问所有.NET Framework，甚至在运行时干扰您的客户端应用程序。

Answer 5

要使“复制”方法发挥作用，有一种困难的方法，并且需要时间。

看看ILSpy，这个应用程序用于查看和分析现有代码，并且是开源的。您可以从用于分析 IL-ASM 代码的项目中提取代码并使用它来复制方法。

Answer 6

这个答案有点正交——更多的是关于问题而不是所涉及的技术。

您可以使用表达式树 - 它们很好用并且具有 VS 语法糖。

对于序列化，您需要这个库（您也需要编译它）：
http://expressiontree.codeplex.com/
（显然，这也适用于 Silverlight 4。）

表达式树的限制是它们仅支持 Lambda 表达式 - 即没有块。

这实际上并不是一个限制，因为您仍然可以在 lambda 中定义其他 lambda 方法，并将它们传递给函数编程助手，例如 Linq API。

我提供了一个简单的扩展方法，向您展示如何为功能性内容添加其他帮助器方法 - 关键点是您需要在序列化器中包含包含扩展的程序集。

这段代码的工作原理：

using System;
using System.Linq;
using System.Linq.Expressions;
using ExpressionSerialization;
using System.Xml.Linq;
using System.Collections.Generic;
using System.Reflection;

namespace ExpressionSerializationTest
{
    public static class FunctionalExtensions
    {
        public static IEnumerable<int> to(this int start, int end)
        {
            for (; start <= end; start++)
                yield return start;
        }
    }

    class Program
    {
        private static Expression<Func<int, int, int>> sumRange = 
            (x, y) => x.to(y).Sum();

        static void Main(string[] args)
        {
            const string fileName = "sumRange.bin";

            ExpressionSerializer serializer = new ExpressionSerializer(
                new TypeResolver(new[] { Assembly.GetExecutingAssembly() })
            );

            serializer.Serialize(sumRange).Save(fileName);

            Expression<Func<int, int, int>> deserializedSumRange =
                serializer.Deserialize<Func<int, int, int>>(
                    XElement.Load(fileName)
                );

            Func<int, int, int> funcSumRange = 
                deserializedSumRange.Compile();

            Console.WriteLine(
                "Deserialized func returned: {0}", 
                funcSumRange(1, 4)
            );

            Console.ReadKey();
        }
    }
}