IL编制器 --- Fody

介绍

这个项目的名称“Fody”来源于属于织巢鸟科（Ploceidae）的小鸟（Fody），本身意义为编织。

核心Fody引擎的代码库地址：https://github.com/Fody/Fody

Github上是这样介绍的：

Fody 是一个用于织制 .NET 程序集的可扩展工具。它允许在构建过程中作为一部分来操纵程序集的中间语言（IL），这需要大量的底层代码编写。这些底层代码需要了解 MSBuild 和 Visual Studio 的 API。Fody 通过可扩展的插件模型试图消除这些底层代码。这种技术非常强大，例如，可以将简单属性转换为完整的 INotifyPropertyChanged 实现，添加对空参数的检查，添加方法计时，甚至使所有字符串比较都不区分大小写。

Fody 处理的底层任务包括：

将 MSBuild 任务注入到构建流程中。
解析程序集和 pdb 文件的位置。
抽象了与 MSBuild 日志记录的复杂性。
将程序集和 pdb 文件读入 Mono.Cecil 对象模型中。
根据需要重新应用强名称。
保存程序集和 pdb 文件。

Fody 使用 Mono.Cecil 和基于插件的方法在编译时修改 .NET 程序集的中间语言（IL）。

它不需要额外的安装步骤来构建。
属性是可选的，具体取决于所使用的编织器。
不需要部署运行时依赖项。

插件

从介绍就可以看出，理论上只要你想要，基于这个库基本上能做任何事情。

所以基于该库，诞生了非常非常多的插件库，下面简单介绍及编写Demo简单使用

插件	描述	Github URL
Fody	编织.net程序集的可扩展工具	https://github.com/Fody/Fody
AutoProperties.Fody	这个外接程序为您提供了对自动属性的扩展控制，比如直接访问backing字段或拦截getter和setter。	https://github.com/tom-englert/AutoProperties.Fody
PropertyChanged.Fody	将属性通知添加到实现INotifyPropertyChanged的所有类。	https://github.com/Fody/PropertyChanged
InlineIL.Fody	在编译时注入任意IL代码。	https://github.com/ltrzesniewski/InlineIL.Fody
MethodDecorator.Fody	通过IL重写编译时间装饰器模式	https://github.com/Fody/MethodDecorator
NullGuard.Fody	将空参数检查添加到程序集	https://github.com/Fody/NullGuard
ToString.Fody	给属性生成ToString()方法	https://github.com/Fody/ToString
Rougamo.Fody	在编译时生效的AOP组件，类似于PostSharp。	https://github.com/inversionhourglass/Rougamo

AutoProperties.Fody

这个插件提供了对自动属性的扩展控制，比如直接访问backing字段或拦截getter和setter。

csharp
using System;
using AutoProperties;
using Xunit;

public class AutoPropertiesInterceptor
{
    [Fact]
    public void Run()
    {
        Assert.Equal(10, Property1);
        Assert.Equal("11", Property2);

        Property1 = 42;

        Assert.Equal(45, Property1);
        Assert.Equal("11", Property2);

        Property2 = "44";

        Assert.Equal(45, Property1);
        Assert.Equal("47", Property2);
    }

    [GetInterceptor]
    T GetInterceptor<T>(string propertyName, T fieldValue)
    {
        return (T)Convert.ChangeType(Convert.ToInt32(fieldValue) + 1, typeof(T));
    }

    [SetInterceptor]
    void SetInterceptor<T>(T value, string propertyName, out T field)
    {
        field = (T)Convert.ChangeType(Convert.ToInt32(value) + 2, typeof(T));
    }

    public int Property1 { get; set; } = 7;

    public string Property2 { get; set; } = "8";
}

PropertyChanged.Fody

该插件在编译时将INotifyPropertyChanged代码注入属性中：

csharp
using System.ComponentModel;
using System.Runtime.CompilerServices;
using AutoProperties;
using Xunit;

public class AutoPropertiesSample : INotifyPropertyChanged
{
    int numberOfPropertyChangedCalls;

    public string AutoProperty1 { get; set; }
    public string AutoProperty2 { get; set; }

    public AutoPropertiesSample()
    {
        AutoProperty2.SetBackingField("42");
    }

    [Fact]
    public void Run()
    {
        // no property changed call was generated in constructor:
        Assert.Equal(0, numberOfPropertyChangedCalls);
        Assert.Equal("42", AutoProperty2);

        AutoProperty1 = "Test1";
        Assert.Equal(1, numberOfPropertyChangedCalls);
        Assert.Equal("Test1", AutoProperty1);

        AutoProperty1.SetBackingField("Test2");
        Assert.Equal(1, numberOfPropertyChangedCalls);
        Assert.Equal("Test2", AutoProperty1);
    }


    public event PropertyChangedEventHandler PropertyChanged;

    protected virtual void OnPropertyChanged([CallerMemberName] string propertyName = null)
    {
        numberOfPropertyChangedCalls += 1;

        PropertyChanged?.Invoke(this, new(propertyName));
    }
}

除此之外，该插件附带了一个 C# 代码生成器，只需将实现 INotifyPropertyChanged 接口或包含 [AddINotifyPropertyChangedInterface] 属性的类标记为 partial，生成器将会自动添加必要的事件和事件触发器。

可以通过项目文件中的属性配置代码生成器：

xml
<PropertyGroup>
  <PropertyChangedAnalyzerConfiguration>
    <IsCodeGeneratorDisabled>false</IsCodeGeneratorDisabled>
    <EventInvokerName>OnPropertyChanged</EventInvokerName>
  </PropertyChangedAnalyzerConfiguration>
</PropertyGroup>

更多用法建议查看官方文档。

InlineIL.Fody

该插件允许在编译时将任意IL注入到程序集中。

示例代码

csharp
using System;
using Xunit;
using static InlineIL.IL.Emit;
public class Sample
{
    [Fact]
    public void Run()
    {
        var item = new MyStruct
        {
            Int = 42,
            Guid = Guid.NewGuid()
        };

        ZeroInit.InitStruct(ref item);

        Assert.Equal(0, item.Int);
        Assert.Equal(Guid.Empty, item.Guid);
    }

    struct MyStruct
    {
        public int Int;
        public Guid Guid;
    }
}

public static class ZeroInit
{
    public static void InitStruct<T>(ref T value)
        where T : struct
    {
        Ldarg(nameof(value));

        Ldc_I4_0();

        Sizeof(typeof(T));

        Unaligned(1);

        Initblk();
    }
}

小技巧：这里可以借助ILDASM工具先生成想要的 IL 代码，在按照 IL 代码取编写要注入的 C# 代码，也可以参照我之前的文章工具 --- IL指令集解释，理解 IL 执行过程。

MethodDecorator.Fody

通过IL重写编译时装饰器模式。

定义拦截器属性：

csharp
using System;
using System.Reflection;
using MethodDecorator.Fody.Interfaces;

[AttributeUsage(AttributeTargets.Method | AttributeTargets.Constructor | AttributeTargets.Module)]
public class InterceptorAttribute : Attribute, IMethodDecorator
{
    public void Init(object instance, MethodBase method, object[] args)
    {
    }

    public void OnEntry()
    {
        InterceptionRecorder.OnEntryCalled = true;
    }

    public void OnExit()
    {
        InterceptionRecorder.OnExitCalled = true;
    }

    public void OnException(Exception exception)
    {
        InterceptionRecorder.OnExceptionCalled = true;
    }
}

定义拦截记录器

csharp
public static class InterceptionRecorder
{
    public static bool OnEntryCalled;
    public static bool OnExitCalled;
    public static bool OnExceptionCalled;

    public static void Clear()
    {
        OnExitCalled= OnEntryCalled = OnExceptionCalled = false;
    }
}

定义目标类

csharp
public static class Target
{
    [Interceptor]
    public static void MyMethod()
    {

    }

    [Interceptor]
    public static void MyExceptionMethod()
    {
        throw new("Foo");
    }
}

示例：

csharp
using Xunit;

public class MethodDecoratorSample
{
    [Fact]
    public void SimpleMethodSample()
    {
        InterceptionRecorder.Clear();
        Target.MyMethod();
        Assert.True(InterceptionRecorder.OnEntryCalled);
        Assert.True(InterceptionRecorder.OnExitCalled);
        Assert.False(InterceptionRecorder.OnExceptionCalled);
    }

    [Fact]
    public void ExceptionMethodSample()
    {
        InterceptionRecorder.Clear();
        try
        {
            Target.MyExceptionMethod();
        }
        catch
        {
        }
        Assert.True(InterceptionRecorder.OnEntryCalled);
        Assert.False(InterceptionRecorder.OnExitCalled);
        Assert.True(InterceptionRecorder.OnExceptionCalled);
    }
}

NullGuard.Fody

该插件向程序集添加null参数检查，支持三种操作模式：隐式模式、显式模式和可为空引用类型模式。

在隐式模式下，假定一切都不为空，除非标记为 [AllowNull]。这是 NullGuard 一直以来的工作方式。
在显式模式下，假定一切都可为空，除非标记为 [NotNull]。这种模式旨在支持 ReSharper（R#）的可为空性分析，使用悲观模式。
在可为空引用类型模式下，使用 C# 8 可为空引用类型（NRT）注释来确定类型是否可为空。

如果没有显式配置，NullGuard 将按以下方式自动检测模式：

如果检测到 C# 8 可为空属性，则使用可为空引用类型模式。
引用 JetBrains.Annotations 并在任何地方使用 [NotNull] 将切换到显式模式。
如果不满足上述条件，则默认为隐式模式。

示例：

csharp
using Xunit;

public class NullGuardSample
{
    [Fact(Skip = "Explicit")]
    public void Run()
    {
        var targetClass = new TargetClass();
        Assert.Throws<ArgumentNullException>(() => targetClass.Method(null));
    }
}

public class TargetClass
{
    public void Method(string param)
    {
    }
}

ToString.Fody

该插件可以从带有[ToString]属性修饰的类的公共属性中生成ToString方法。

csharp
using System.Diagnostics;
using Xunit;

public class ToStringSample
{
    [Fact]
    public void Run()
    {
        var target = new Person
                     {
                         GivenNames = "John",
                         FamilyName = "Smith"

                     };
        Debug.WriteLine(target.ToString());
        Assert.Equal("{T: \"Person\", GivenNames: \"John\", FamilyName: \"Smith\"}", target.ToString());
    }
}

[ToString]
class Person
{
    public string GivenNames { get; set; }
    public string FamilyName { get; set; }

    [IgnoreDuringToString]
    public string FullName => $"{GivenNames} {FamilyName}";
}

Rougamo.Fody

Rougamo是一个静态代码织入的AOP组件，类似Postsharp的一个组件，具有 MethodDecorator.Fody的功能，但功能更加强大，我个人觉得最为突出，优秀的两个功能点：

匹配
编织

匹配指的是命中AOP要拦截的目标匹配，比如有特征匹配，表达式匹配，类型匹配，更细化到模糊匹配，正则匹配。

编制则指的是拦截后能做的操作，比如有重写方法参数，修改返回值，异常处理，重试等。

该插件很强大，示例代码太多，就不再本篇内列出示例代码，官方文档中文介绍非常详细，建议直接查看官方文档。

其他

在Github库中，它提供了一些插件使用的Demo，除以上简单介绍的部分插件以外，还有这些

xml
<Weavers VerifyAssembly="true"
         VerifyIgnoreCodes="0x80131869"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:noNamespaceSchemaLocation="FodyWeavers.xsd">
 
  <Anotar.Catel />
  <Anotar.Splat />
  <Anotar.Serilog />
  <Anotar.NLog />
  <Anotar.Custom />
  <Anotar.CommonLogging />
  <AsyncErrorHandler />
  <BasicFodyAddin />
  <Caseless />
  <ConfigureAwait  ContinueOnCapturedContext="false" />
  <EmptyConstructor />
  <ExtraConstraints />
  <Equatable />
  <InfoOf />
  <Ionad />
  <Janitor />
  <MethodTimer />
  <ModuleInit />
  <Obsolete />
  <PropertyChanging />
  <PropertyChanged />
  <Validar />
  <Resourcer />
  <Publicize />
  <Virtuosity />
  <Visualize />
</Weavers>

若是在 Visual Studio 的 NuGet 管理器中搜索 Fody 相关包，会有更多的一些三方或者小众的库，依旧值得尝试。

小结

从 Fody 实现原理上就能看出，这个库强，很强，非常强。加上现在已有的非常之多的插件，除了能够提升开发效率之外，以在一定程度上实现一些难以实现的功能。强烈推荐大家学习使用。

参考

Fody官方Demo：https://github.com/Fody/FodyAddinSamples

工具 --- IL指令集解释：https://niuery.com/post/61

目录

介绍

插件