Сам себе Microsoft

Аркадий Пчелинцев, архитектор проектов в АстроСофт, рассказал о создании собственного генератора, который строит MSIL-код «на лету» и исполняет его. Статья также размещена на Хабре.

Мы уже рассмотрели способ создания встраиваемого скриптового движка на основе CodeDom.Compiler и класса CSharpCodeProvider. Поставим теперь более амбициозную задачу, где не будем полагаться на готовый компилятор. Будем писать свой собственный генератор, который строит MSIL-код «на лету» и исполняет его.


Для начала, попробуем сложить два числа и распечатать результат как бы на C#, но не пользуясь его языковыми конструкциями:

 
using System;
using System.IO;
using System.Reflection;
using System.Reflection.Emit;

namespace ConsoleApplication2
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Type[] par = new Type[] { typeof(Int32), typeof(Int32) };
            DynamicMethod func = new DynamicMethod("AddTwoValues", typeof(Int32), par, false);
            ILGenerator il = func.GetILGenerator();

            // это то же самое как: int AddTwoValues(int x, int y) { return x+y; }
            il.Emit(OpCodes.Ldarg_0);
            il.Emit(OpCodes.Ldarg_1);
            il.Emit(OpCodes.Add);
            il.Emit(OpCodes.Ret);

            Object[] param = new Object[] { 13, 12 };   // готовим параметры 12 и 13

            int iRet=(int)func.Invoke(null, param);     // выполняем

            // выводим что получилось
            Console.WriteLine("{0}+{1}={2}", param[0], param[1], iRet);  
        }
    }
}

Итак, в простейшем случае мы уже смогли сгенерировать свой собственный MSIL-код для сложения двух чисел. На этом уже вполне можно было бы написать приложение с функциональностью старого калькулятора «Электроника», который с 80-х годов прошлого века пылится у меня в столе. Теперь добавим в сгенерированный код вызовы функций, например, пусть параметры распечатываются непосредственно в том коде, который создавался нами «на лету»:

 
using System;
using System.IO;
using System.Reflection;
using System.Reflection.Emit;

namespace ConsoleApplication2
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Type[] par = new Type[] { typeof(Int32), typeof(Int32) };
            DynamicMethod func = new DynamicMethod("AddTwoValues", typeof(Int32), par, false);
            ILGenerator il = func.GetILGenerator();

            MethodInfo fnWriteLine = typeof(Console).
                                     GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(Int32) });

            il.Emit(OpCodes.Ldarg_0);
            il.Emit(OpCodes.Call, fnWriteLine);
            il.Emit(OpCodes.Ldarg_1);
            il.Emit(OpCodes.Call, fnWriteLine);

            il.Emit(OpCodes.Ldarg_0);
            il.Emit(OpCodes.Ldarg_1);
            il.Emit(OpCodes.Add);
            il.Emit(OpCodes.Ret);

            Object[] param = new Object[] { 13, 12 };   // готовим параметры 12 и 13

            int iRet=(int)func.Invoke(null, param);     // выполняем

            // выводим что получилось
            Console.WriteLine("{0}+{1}={2}", param[0], param[1], iRet);
        }
    }
} 

Итак, теперь мы умеем генерировать MSIL-код таким образом, что из него можно вызывать функции. Обратите внимание, что мы генерируем непосредственно MSIL в памяти без всяких промежуточных файлов. И в нашей власти теперь всё, мы можем менять генерацию кода как угодно – например, для нотификации чего-либо вставлять через строчку вызов какого-либо callback-метода или что-то ещё. Что нас ещё отделяет от написания собственного языка программирования? Да только формальный синтаксис и его парсер! Если мы напишем соответствующий парсер, то ничто нам не сможет помешать создать свой собственный язык программирования, например, с таким синтаксисом:

 
ЕСЛИ КЛИЕНТ АКТИВЕН
НАЧАЛО БЛОКА
КУПИТЬ БИЛЕТ НА ПОЕЗД 120 на 31/12/2017 КУПЕЙНЫЙ НИЖНЕЕ
РАСПЕЧАТАТЬ БЛАНК
КОНЕЦ БЛОКА

О парсере и формальном синтаксисе разговор пойдёт в следующий статье.