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使用 Roslyn ScriptEngine 作为 ValueConverter 来处理用户输入

Clifford Nelson
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2012年2月29日

CPOL

9分钟阅读

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本文介绍如何使用 Roslyn 在值转换器中评估用户输入。

引言

我创建了许多使用方程评估器的值转换器。一个转换器允许用户输入一个方程，然后由值转换器将其转换为绑定值（用于评估用户方程输入的值转换器），另一个转换器将 ConverterParameter 定义的方程应用于绑定值（使用 Converter Parameter 的 WPF 评估值绑定）。对于这两个项目，我都使用了 JavaScript 引擎中的 eval() 方法来评估方程。文章中提供了许多可用于评估值的引擎选项。文章的一些评论提到了其他我忽略的选项，包括使用 IronPython 引擎（不如 JavaScript 版本灵活）和 Microsoft Roslyn 引擎。

Roslyn 是 Microsoft 开放 VB 和 C# 编译器以支持“服务即编译器”的项目。

本文介绍如何使用 Roslyn 在值转换器中评估用户输入（这是使用 Roslyn 的最简单方法）。Roslyn 有许多使其非常适合此应用的特性。首先，与 JavaScript 不同，它基于框架，因此一切都与 WPF/Silverlight 环境兼容。其次，可以以用户友好的方式支持自定义函数。使用 JavaScript 的 eval() 方法，可以输入超越函数，但它们需要以“Math.”为前缀才能访问函数，并且函数名称的大小写必须正确。使用 Roslyn，可以创建只需函数名即可访问的函数。不幸的是，对于 C# 而言，函数名也是区分大小写的。

使用 Roslyn

有关 Roslyn 的信息和下载可以在 http://msdn.com/roslyn 找到。它包含指向论文和演示文稿的链接，包括 Anders Hejlsberg 关于 C# 和 Visual Basic 未来的一场精彩演示文稿。演示文稿的大约一半内容是关于 Roslyn 的。根据演讲，由于时间限制，Roslyn 将不会包含在 Visual Studio 2012 版本中。

CodeProject 上也有几篇关于 Roslyn 的好文章：在您的 .NET 应用程序中使用 Roslyn 作为脚本语言和Roslyn CTP：三个入门项目。

对于示例项目，必须下载并安装 Roslyn。然后必须添加两个引用：Roslyn.Compliers.CSharp 和 Roslyn.Compliers。在“添加引用”对话框中添加这些引用（右键单击“引用”文件夹，然后单击“添加引用…”菜单项）。两者都可以在“扩展”列表中找到。

添加这些引用后，项目的引用文件夹将如下所示

实现

实现几乎与文章 Value Converter to Evaluate User Equation Input 中的值转换器相同，只是现在 Roslyn 引擎取代了 JavaScript 引擎。

class RoslynEvaluationValueConverter : IValueConverter
{
    private ScriptEngine rosylnEngine;
    private Session session;
    public object Convert(object value, Type targetType, 
      object parameter, System.Globalization.CultureInfo culture)
    {
      return value;
    }
 
    public object ConvertBack(object value, Type targetType, 
      object parameter, System.Globalization.CultureInfo culture)
    {
      if (rosylnEngine == null) 
        Initialize();
      if (value == null)
        return null;
      try
      {
        var x = rosylnEngine.Execute(value.ToString(), session);
          return x;
      }
      catch (Exception e)
      {
        return null;
      }
    }
 
    private void Initialize()
    {
      session = Session.Create();
      rosylnEngine = new ScriptEngine();
      rosylnEngine.Execute("using System;", session);
      rosylnEngine.Execute("double sin(double x) {return Math.Sin(x);} " + 
        "double tan(double x) {return Math.Tan(x);}", session);
      //rosylnEngine.Execute("double cos(double x) {return Math.Cos(x);}", session);
      rosylnEngine.Execute("double pi = 3.1415926535;", session);
    }
}

与 JavaScript 实现一样，Convert 方法基本上只返回该值，因为只需要处理用户输入值。在 ConvertTo 方法中，如果引擎和会话尚未初始化，则会进行初始化；然后，如果值不为 null，则用户输入将由 Roslyn 引擎执行。我处理了两种抛出错误的场景，这意味着用户输入对于引擎执行而言是无效的。

  1. 如果期望的返回值是字符串，我将返回该值，因为存在该值恰好是用户期望的可能性。
  2. 否则，将返回 null 给绑定变量。返回 null 对于许多用途实际上是好的，因为对于数字类型来说它是一个无效值。WPF 足够智能，能够知道当绑定值对于绑定的 Text 属性无效时，就会出现错误情况，并在 TextBox 上显示红色边框。

Initialize 方法的作用远不止初始化引擎和会话。首先，代码执行一个 using 语句，使 System 命名空间可用。此命名空间初始化也可以在实例化脚本引擎时完成。

rosylnEngine = new ScriptEngine(new Assembly[] {}, new string[] { "System" });

此代码还创建了两个可供用户使用的函数以及一个常量。定义“sin”函数使用户无需任何命名空间或类声明即可访问此超越函数。

注意：定义两个超越函数实际上需要 System 命名空间；基本数学在不添加此命名空间的情况下也能很好地工作。

在制表符之后

这也可以通过指定类和区分大小写的函数名来完成

按下制表键后

由于定义了“pi”，我们可以实际使用角度

注意：我们必须包含小数点以强制将其转换为浮点数，这很遗憾。当然，如果 pi 是“sin”函数参数的第一个参数，那就没有问题。（我认为编译器应该识别 sin 函数接受一个 double 值，并应相应地进行计算。）

按下制表键后

实现的一个有趣效果是，可以向引擎添加函数。

这会导致错误，因为没有返回值，但现在有了另一个可用的超越函数。

注意：TextBox 仍然有红色边框，这是在上一步定义 cosine 函数时出现的。

按下制表键后

现在我们还可以访问所有库；

按下制表键后

自定义

目前，此实现可能有很多原因不符合您的需求。

  1. 可以将方法和变量添加到会话中，这可能不被接受。然而，这也可以被认为是一个很棒的功能。
  2. 用户可以访问框架的许多方法和属性。同样，这也可以被认为是一个很棒的功能。
  3. 可以添加引用（例如，“using System.Linq;”）。同样如此。
  4. 可以包含一些函数来帮助用户完成他们的工作（例如所有超越函数）。我认为这是使用 Roslyn 的一个绝佳优势。
  5. 可能希望强制用户输入全大写或全小写字母，以防止用户执行许多操作（由于大多数方法和类都是混合大小写，因此无法执行许多操作），并且可以使定义的函数不区分大小写。例如，我已经定义了函数‘sin’，但只有当用户输入全小写的函数时才能使用它。如果输入不强制为大写或小写，那么‘sin’函数必须为所有大小写组合定义。
  6. ConverterParameter 可用于提供额外的灵活性。

Roslyn 的缺点

与其他选项相比，Roslyn 对于此功能来说可能是最好的。然而，ScriptEngine 和 Session 对象目前似乎没有提供太多有用的方法和属性信息；我很难从这两个对象中获取信息。

对于正在执行的某些操作，例如此功能中发生的操作，可见性可用于限制用户输入，从而防止输入方法和引用，并且可见性可见于正在调用的方法，可以轻松修复大小写问题。

  1. 能够某种方式预处理用户输入，以便了解用户输入的用途，那将是很好的。例如，如果它正在定义一个方法：参数类型、名称和返回类型信息。然后，使用此输入对象作为 ScriptEngine Execute 方法的参数而不是传递字符串，这将减少解析函数两次的开销，那将是很棒的。
  2. 我有点不解如何定义一个更复杂的方法，该方法可以像简单方程（例如，“4+5”）一样在会话对象上执行。我希望能够定义一个 lambda 表达式，然后执行该 lambda。这将包括用方括号定义的复杂方程（例如，“(x,y) => {if (x > 0) return x; else return y;}”）。我所想的是能够从字符串创建 lambda 对象，然后能够使用 ScriptEngine 实例和 Session 实例作为另一个参数来执行此 lambda 对象及其参数。
  3. Session 对象（我怀疑当前类信息存储在此处）应该能够访问类中的所有项（方法、属性、字段等），包括已定义的类（如果用户执行了定义类的字符串）。
  4. 作为另一项改进，应该可以扩展已经定义的类，但我不确定这是否可行。

Roslyn 显然还远未完成，因为它甚至没有被考虑用于 Visual Studio 的下一个版本，所以我希望 ScriptEngine 和 Session 对象能得到改进。

结论

该项目展示了如何使用 Roslyn 轻松地为 WPF 应用程序的用户提供一种方式，让他们通过绑定到数字和字符串值的 IValueConverter 接口以方程的形式输入值。

  • 它可以进行自定义，添加可能为应用程序提供所需灵活性的函数。
  • 输入基于 C#，因此开发人员非常熟悉其功能（不幸的是，这并不一定能帮助用户）。

该示例还提供了一种与 Roslyn 交互的方式，可以使用 Visual Studio 提供的调试工具来调查与引擎的交互（因此，尽情使用它来学习 Roslyn 的一个方面）。这一点无法通过 Visual Studio 中安装 Roslyn 后可用的“C# Interactive Window”来完成。

明显的缺点是它是一个 beta 产品，并且在相当长的一段时间内仍将如此，但我相信 Microsoft 最终会将该产品包含在发布版本中，在此之前它需要特殊安装。

另一个缺点是关于注入的担忧，因为 ScriptEngine Execute 方法可以执行任何字符串。

我欢迎其他成员的意见，以帮助我更好地理解和使用 Roslyn 进行此应用程序。目前，CodeProject 上只有几篇关于 Roslyn 的文章，看到更多关于这个强大的 功能将是很好的。

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