Common Intermediate Language и системное программирование в Microsoft.Net. Макаров А.В - 89 стр.

164                        CIL и системное программирование в Microsoft .NET   Динамическая генерация кода                                         165


     Если сравнить эти два способа, можно придти к выводу, что порож-               static double Integrate(Function f, double a, double b, int n)
дение C#-программы несколько проще, нежели генерация CIL-кода. Од-                  {
нако,    наличие    в   библиотеке    классов    пространства    имен                   double h = (b-a)/n, sum = 0.0;
System.Reflection.Emit позволяет избежать рутинных и трудоемких опера-                  for (int i = 0; i < n; i++)
ций по работе с физическим представлением метаданных и CIL-кода.                          sum += h*f.Eval((i+0.5)*h);
Кроме того, генерация CIL-кода выполняется на порядок быстрее и дает                    return sum;
большую гибкость. Поэтому для программиста, знакомого с набором ин-                 }
струкций CIL, второй способ является более предпочтительным.                        Для проверки работоспособности алгоритма можно объявить тесто-
     В этом разделе мы рассмотрим простой пример программы на языке            вый класс TestFunction, реализующий вычисление функции f(x) = x *
C#, выполняющей численное интегрирование функции, которую пользо-              sin(x):
ватель вводит с клавиатуры (то есть интегрируемая функция становится                public class TestFunction: Function
известной только в процессе выполнения программы). Исходный код                     {
примера приведен в Приложении B. Характерной особенностью задачи                      public override double Eval(double x)
численного интегрирования является необходимость многократного вы-                    {
числения значения функции в разных точках. При этом, так как функция                      return x * Math.Sin(x);
представлена в виде строки, это вычисление связано со значительными                   }
затратами времени процессора. Таким образом, данная задача по всем                  }
признакам подходит для использования динамической генерации кода.
     Мы будет выполнять вычисление значения функции тремя способа-
                                                                               5.1.2. Представление выражений
ми:                                                                                 В нашем примере пользователь будет вводить выражение с клавиату-
       1. Без динамической генерации кода (путем непосредственной ин-          ры, то есть оно будет представлено в виде текстовой строки. Такое пред-
          терпретации выражения).                                              ставление неудобно ни для непосредственного вычисления значения
       2. Путем динамической генерации программы на языке C#.                  функции, ни для генерации кода, вычисляющего ее значение. Поэтому
       3. Путем динамической генерации метаданных и CIL-кода.                  нам понадобится парсер и некоторое представление, в которое этот парсер
     Затем мы сравним эффективность каждого способа.                           будет переводить введенную с клавиатуры текстовую строку.
                                                                                    Детали синтаксического анализа и представления выражений мы
5.1.1. Обобщенный алгоритм интегрирования                                      рассматривать не будем: интересующиеся могут обратиться к полным ис-
     Для интегрирования функций нам потребуется некое представление            ходным текстам примера. Скажем лишь, что анализ осуществляется мето-
функции, которое бы не зависело от конкретного способа вычисления              дом рекурсивного спуска и транслирует выражение в дерево, в узлах кото-
значения функции. Идеальным вариантом такого представления является            рого расположены объекты, представляющие арифметические операции и
абстрактный класс Function:                                                    их операнды. Каждый из этих объектов является экземпляром одного из
     public abstract class Function                                            четырех классов, обозначающих числовые константы, переменные, унар-
     {                                                                         ные и бинарные операции. Причем все эти классы наследуют от абстракт-
       public abstract double Eval(double x);                                  ного класса Expression:
     }                                                                              public abstract class Expression
     Объявив такой класс, мы предполагаем, что от него будут наследо-               {
ваться другие классы, реализующие в методе Eval конкретный способ вы-                 public abstract string GenerateCS();
числения значения функции в заданной точке.                                           public abstract void GenerateCIL(ILGenerator il);
     Имея класс Function, мы можем записать обобщенный алгоритм ин-                   public abstract double Evaluate(double x);
тегрирования методом прямоугольников. В качестве параметров этот ал-                }
горитм принимает объект f, представляющий интегрируемую функцию,                    В классе Expression объявлены три абстрактных метода, которые ка-
пределы интегрирования a и b, а также количество разбиений n:                  ждый класс-наследник реализует по-своему. Метод Evaluate выполняет