详解C#中有趣的 SourceGenerator生成器

一：背景

1. 讲故事

前些天在看 AOT的时候关注了下 源生成器，挺有意思的一个东西，今天写一篇文章简单的分享下。

二：源生成器探究之旅

1. 源生成器是什么

简单来说，源生成器是Roslyn编译器给程序员开的一道口子，在这个口子里可以塞入一些自定义的cs代码，让Roslyn编译器在编译代码的时候顺带给一起处理了，简单的说就是 夹带私货 ，但古话又说 师不顺路, 医不叩门，所以还是比较尴尬的，看一下官方给的图，图中的橙色区域就是夹带的私货。

有些朋友肯定好奇，这玩意有什么用？其实在AOT领域中，JsonSerializer 就使用了 SourceGeneration 来给序列化的类型(WeatherForecast)生成元数据，参考代码如下：

[JsonSourceGenerationOptions(WriteIndented = true)]
[JsonSerializable(typeof(WeatherForecast))]
internal partial class SourceGenerationContext : JsonSerializerContext
{
}

2. 一个简单的例子

上面的例子不过多深入，先看看怎么实现0到1的问题，这里使用官方例子，用钩子来实现 分布方法 的方法体。

新建 SourceGenerator 类库项目

这里面的source就是钩子代码，不过目前只能是.NET Standard 2.0项目，应该是要达到最大的兼容性，参考代码如下：

namespace SourceGenerator
{
    [Generator]
    public class HelloSourceGenerator : ISourceGenerator
    {
        public void Execute(GeneratorExecutionContext context)
        {
            // Find the main method
            var mainMethod = context.Compilation.GetEntryPoint(context.CancellationToken);
            // Build up the source code
            string source = $@"
                                // <auto-generated/>
                                   using System;
                                   namespace {mainMethod.ContainingNamespace.ToDisplayString()}
                                   {{
                                       public static partial class {mainMethod.ContainingType.Name}
                                       {{
                                           static partial void HelloFrom(string name) =>
                                               Console.WriteLine($""Generator says: Hi from '{{name}}'"");
                                       }}
                                   }}
                              ";
            var typeName = mainMethod.ContainingType.Name;
            // Add the source code to the compilation
            context.AddSource($"{typeName}.g.cs", source);
        }
        public void Initialize(GeneratorInitializationContext context)
        {
            // No initialization required for this one
        }
    }
}

新建 Example_21_15 项目

这是一个控制台程序，引用刚才的项目，并声明部分方法 HelloFrom，参考代码如下：

namespace Example_21_15
{
    partial class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            HelloFrom("Generated Code");
            Console.ReadLine();
        }
        static partial void HelloFrom(string name);
    }
}

要记住在 Example_21_15.csproj 中 Include 时要额外增加两个参数，参考如下：

<ItemGroup>
		<ProjectReference Include="..\SourceGenerator\SourceGenerator.csproj"
						  OutputItemType="Analyzer" ReferenceOutputAssembly="false" />
	</ItemGroup>

配置好之后就可以把程序跑起来了，可以看到方法体确实是钩子中的代码。

三：Roslyn如何夹带私货

1. windbg调试

究竟是如何夹带私货，本质上是 Roslyn 内部的逻辑，现在的问题是如何给他挖出来了呢？这就需要使用强大的 windbg，采用exe启动劫持的方式洞察，流程步骤如下：

windbg 的exe劫持

资深的 WinDbg 玩家我相信都知道这个招数，我写了一个简单的 bat 脚本，对 dotnet.exe 进行启动拦截，要提醒的是有安全软件的话可以先卸载掉，以免出现无权限的问题。

SET ApplicationName=dotnet.exe
SET WinDbgPath=C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Debuggers\x64\windbg.exe
REG ADD "HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\Image File Execution Options\%ApplicationName%" /v debugger  /t REG_SZ  /d "%WinDbgPath%" /f
ECHO 已成功设置
PAUSE