深入浅出Attribute （转载)

原文地址:http://blog.csdn.net/FantasiaX/article/details/1627694

正文：

什么是Attribute？Attribute是干什么使的？Attribute与Property到底有什么区别？……

长久以来，这些问题一直困扰着并不怎么广大的C#初学者。原因大概有两个，一是Attribute平时不怎么常用（没用惯怎么可能常用吗！）二是这个家伙不太好翻译——它与Property这个词意义相近，都有“属性”这个词条（而且在HTML语言中，Attribute也的确与C#面向对象概念中的Property意思一致），因此很多译者，特别是C#刚刚出来那阵子，拿捏不好应该怎么翻译，搞的C#初学者一遇到“属性”就发懵、一遇到“Attribute”就发怵。现在情况还算比较明朗了，Attribute一般译作“特性”，Property仍然译为“属性”。

今天，先让我们来学习一下到底什么是Attribute并体验一下Attribute的威力，然后让我们彻底澄清Attribute与Property之间的区别。

什么是Attribute：

大多数书籍都喜欢讲——“Attribute是一种可由用户自由定义的修饰符（Modifier），可以用来修饰各种需要被修饰的目标”——如此晦涩的言辞，怎么可能让新手一下子明白呢？（不过，等你看完这篇文章、成为“老手”之后，你会发现这句话说得还是挺有道理的。）况且，修饰符（比如private、public、static、ref、out等等）都是C#语言本身的关键字，而Attribute看起来又与语言本身不着边际。God！Attribute到底是个什么东东呢？

其实特别简单——Attribute就是一种“附着物”——就像牡蛎吸附在船底或礁石上一样。这些附着物的作用是为它们的附着体追加上一些额外的信息（这些信息就保存在附着物的体内）——比如“这个类是我写的”或者“这个函数以前出过问题”等等。

你可能会问：这跟注释有什么区别呢？

当然有区别啦！注释是对程序源代码的一种说明，主要目的是给人看的，在程序被编译的时候会被编译器所丢弃，因此，它丝毫不会影响到程序的执行。而Attribute是程序代码的一部分，不但不会被编译器丢弃，而且还会被编译器编译进程序集（Assembly）的元数据（Metadata）里，在程序运行的时候，你随时可以从元数据里提取出这些附加信息来决策程序的运行。

口说无凭，举个例子你马上就会明白了——让我们来考虑这样一种情况：

有一个类，由两个程序员——小张和小李——共同维护。这个类是在项目中起一个“工具包”（Utilities）的作用（就像.NET Framework中的Math类一样），里面含了几十个静态方法（也就是用static修饰过的函数啦）。这些静态方法中，一半是小张写的、一半是小李写的；在项目的测试中，还有一些静态方法曾经出过bug，当然后来又被修正过了。这样，我们就可以把这些方面划分成这样几类：

我们分类的目的主要是在测试的时候可以按不同的类别进行测试、获取不同的效果——比如统计两个人的工作量或者对曾经出过bug的方法进行回归测试。

如果不使用Attribute，为了区分这四类静态方法，我们有两种方法：

1. 把这些信息体现在方法的名称中，看起来就像这样——

//...

public static void Li_Buged_Method_1(double arg1, double arg2) { /*...*/}

public static void Li_NoBug_Method_2(double arg1, double arg2) { /*...*/}

public static void Zhang_Buged_Method_3(double arg1, double arg2) { /*...*/}

public static void Zhang_NoBug_Method_4(double arg1, double arg2) { /*...*/}

//...

很显然，这样是行不通的，因为这样会在方法命名中遗留很多与程序逻辑本身无关的“垃圾信息”。举个极端点儿的例子：如果小张和小李调走了，由小赵和小孙接手他们的工作，后来小赵和小孙也调走了，由小刘和小王接手维护工作……旧方法的名字不敢改，新方法的名字要用新姓氏命名，时间一长，这个类就跟《百家姓》没什么区别了:p

2. 另一种方法是为每个方法加注释，看起来会是这样——

//...

public static void Method_1(double arg1, double arg2) { /*...*/} // Created By Li, Buged

public static void Method_2(double arg1, double arg2) { /*...*/} // Created By Li, NoBug

public static void Method_3(double arg1, double arg2) { /*...*/} // Created By Zhang, Buged

public static void Method_4(double arg1, double arg2) { /*...*/} // Created By Zhang, NoBug

//...

这样做的好处是清除了代码中的“垃圾信息”，但情况并没有好到哪儿去。为了统计程序员的工作量，你还得一边看注释一边计数，为了把出过bug和没出过bug的方法分开跑，你要在执行的时候不停地把这个方法注释掉（在调用前加//，取消它的执行）、为那个方法取消注释……如果是几十个方法还好办，如果是几千个呢？（别不相信，我在MSN测试组里呆着的时候，一组方法就有一千四百多个呢！）之所以出现这个问题，根本原因是注释会被编译器抛弃，因此在执行期注释丝毫帮不上我们的忙。

难道我们没有别的办法了吗？峰回路转，Attribute登场！

Attribute范例

请编译运行下面这个程序：

//====水之真谛====//
//上善若水,润物无声//
/* http://blog.csdn.net/FantasiaX  */
//#define NOBUG
#define BUGED // C#的宏定义必须出现在所有代码之前。当前我们只让BUGED宏有效。
//#define LI
//#define ZHANG
using System;
using System.Diagnostics; // 注意：这是为了使用包含在此名称空间中的ConditionalAttribute特性
namespace AttributeSample
{
class ToolKit
{
[ConditionalAttribute("LI")] // Attribute名称的长记法
[ConditionalAttribute("BUGED")]
public static void Method1() { Console.WriteLine("Created By Li, Buged."); }
[ConditionalAttribute("LI")]
[ConditionalAttribute("NOBUG")]
public static void Method2() { Console.WriteLine("Created By Li, NoBug."); }
[Conditional("ZHANG")] // Attribute名称的短记法
[Conditional("BUGED")]
public static void Method3() { Console.WriteLine("Created By Zhang, Buged."); }
[Conditional("ZHANG")]
[Conditional("NOBUG")]
public static void Method4() { Console.WriteLine("Created By Zhang, NoBug."); }
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// 虽然方法都被调用了，但只有符合条件的才会被执行。
ToolKit.Method1();
ToolKit.Method2();
ToolKit.Method3();
ToolKit.Method4();
}
}
}

执行结果：

实例分析：

1. 在本例中，我们使用了ConditionalAttribute这个Attribute，它被包含在System.Diagnostics名称空间中。显然，它多半时间是用来做程序调试与诊断的。

2. 与ConditionalAttribute相关的是一组C#宏，它们看起来与C语言的宏别无二致，位置必需出现在所有C#代码之前。顾名思义，ConditionalAttribute是用来判断条件的，而这组宏就是将被ConditionalAttribute所判断的条件。凡被ConditionalAttribute“附着”了的方法，只有满足了条件才会执行。

3. 就像船底上可以附着很多牡蛎一样，一个方法上也可以附着多个ConditionalAttribute的实例。把Attribute附着在目标上的书写格式很简单——用方括号把Attribute一括就行了，后面紧接着写Attribute的附着体就行了。当多个Attribute附着在同一个目标上时，把这些Attribute的方括号一个挨一个地书写就行了（或者是在一对方括号中书写多个Attribute），而且不必在乎它们的顺序。

4. 在使用Attribute的时候，有“长记法”和“短记法”两种，请君自便J

由上面的第3和第4条我们可以推出，以下四种Attribute的使用方式是完全等价的：

[ConditionalAttribute("LI")] // 长记法

[ConditionalAttribute("NOBUG")]

public static void Method2() { Console.WriteLine("Created By Li, NoBug."); }

[Conditional("LI")] // 短记法

[Conditional("NOBUG")]

public static void Method2() { Console.WriteLine("Created By Li, NoBug."); }

[Conditional("NOBUG")] // 换序

[Conditional("LI")]

public static void Method2() { Console.WriteLine("Created By Li, NoBug."); }

[Conditional("NOBUG"), Conditional("LI")] // 单括号叠加

public static void Method2() { Console.WriteLine("Created By Li, NoBug."); }

当我们对Attribute的用途有所了解后，我们就可以向Attribute的本质进发了！

TO BE CONTINUE

请关注：

• 《深入浅出Attribute》（中）——Attribute的本质
• 《深入浅出Attribute》（下）——Attribute V.S. Property

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深入浅出Attribute（中）——Attribute本质论

CSDN 刘铁猛
2007-06-04

小序：

上篇里，我们把Attribute“粘”在类的成员方法上show了一把，让Attribute跟大家混了个脸儿熟。中篇里，我们将探讨“究竟什么是Attribute”和“如何创建及使用Attribute”这两个问题。

准备好了吗？Let’s go!

正文：

从上篇里我们可以看到，Attribute似乎总跟public、static这些关键字（Keyword）出现在一起。莫非使用了Attribute就相当于定义了新的修饰符（Modifier）吗？让我们来一窥究竟！

先把下面这个例子编译出来：

#define OK
using System;
using System.Diagnostics;
namespace Sample
{
class Program
{
[Conditional("OK")]
public static void TargetMethod()
{
Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Green;
Console.WriteLine("/t=<水之真谛>=/nhttp://blog.csdn.net/FantasiaX/n/n");
}
static void Main(string[] args)
{
TargetMethod();
}
}
}

毋庸置疑，它的运行结果会是这样：

接下来，让我们把编译出的结果（.EXE文件）用“微软中间语言反编译器”打开，查看存储在程序集（Assembly，这在个例子中就是这个.EXE文件）中的中间语言代码（中间语言也就是我们常说的通用语言）。

如果你认为反汇编是件很神秘的事情，那你可就错了！比起x86汇编语言来，对.NET程序集的反汇编要简单得多——甚至可以说是与C#语言一一对应：

严格地来说，用来形成上图中树状结构的代码并不是程序集中的中间语言，而主要是元数据（Metadata）的功劳。包含在程序集中的元数据记录了这个程序集里有多少个namespace、多少个类、类里有什么成员、成员的访问级别是什么……而且，元数据是以文本（也就是Unicode字符）形式存在的，使用.NET的反射（Reflection）技术，很容易就能把它们读取出来并形成各种各样的漂亮视图——上面的树状图、VS里的Object Browser视图和自动代码提示功能，都是元数据与反射技术结合的产物。一个程序集（.EXE或.DLL）能够使用包含在自己体内的元数据来完整地说明自己，而不必像C/C++那样带着一大捆头文件，这就叫作“自包含性”或“自描述性”。

扯的有点儿远了——让我们回到正题，双击反编译器中的TargetMethod:void()。这回弹出窗口里显示的内容是真正的微软中间语言代码了。这些代码也都是文本形式的，需要经过.NET的“虚拟机”再编译后才能被CPU所执行。顺便说一句：VB.NET代码也会编译成这样的中间代码，所以，.NET平台上所有语言的编译结果都是通用的。换句话说，你用C#编写了一个组件，把它编译成一个DLL文件并交给VB.NET程序员，VB.NET程序员可以直接使用，丝毫不必有任何担心J

今天我们不打算研究中间语言的编译和执行，主要是打算通过中间语言对一些被C#语言所掩盖的事实一窥究竟。

仔细观察中间代码之后，Attribute变得了无秘密！图中蓝色箭头所指处是两个“真正的”修饰符——Attribute并没有出现在这里。而在红色箭头所标识的位置，我们可以清楚地看出——这分明是在调用mscorlib.dll程序集System.Diagnostics名称空间中ConditionalAttribute类的构造函数。可见，Attribute并不是修饰符，而是一个有着独特实例化形式的类！

Attribute实例化有什么独特之处呢？还是让我们再次观察中间语言代码——它有两个独特之处。

1. 它的实例是使用.custom声明的。查看中间语言语法，你会发现.custom是专门用来声明自定义特性的。

2. 声明的位置是在函数真正的代码（IL_0000:至IL_0014）之前。

God,我怀疑是不是讲的太深了。没关系，上面关于中间语言的东西你都可以不care，只需要记住一个结论就可以了——我们已经从“底层”证明了Attribute不是什么“修饰符”，而是一种实例化方式比较特殊的类。

Attribute的实例化

就像牡蛎天生就要吸附在礁石或船底上一样，Attribute的实例一构造出来就必需“粘”在一个什么目标上。

Attribute实例话的语法是相当怪异的，主要体现在以下三点上：

1. 不使用new操作符来产生实例，而是使用在方括号里调用构造函数的来产生实例。

2. 方括号必需紧挨着放置在被附着目标的前面。

3. 因为方括号里空间有限，不能像使用new那样先构造对象后再对对象的属性（Property）一一赋值。因此，对Attribute实例的属性的赋值也都挤在了构造函数的圆括号里L

说实话，写代码的时候对于第1、第2两条适应起来还算容易，第3条写出来怎么看怎么别扭……而且尤其要记着的是：

1. 构造函数的参数是一定要写的——有几个就得写几个——因为你不写的话实例就无法构造出来。

2. 构造函数参数的顺序不能错，这个很容易理解——调用任何一个函数你都不能改变参数的顺序——除非它有相应的重载（Overload）。因为这个顺序的固定的，所以有些书里管这些参数称为“定位参数”，意即“个数和位置固定的参数”。

3. 对Attribute实例的属性的赋值可有可无——反正它会有一个默认值。而且，先对哪个属性赋值、后对哪个属性赋值不受限制。有些书管这些为属性赋值的参数叫“具名参数”——令人匪夷所思。

OK，百闻不如一见，还是让我们自己写一个Attribute类来体验一下吧！

自己动手写Attribute

这回我们抛弃.NET Framework给我们准备好的各种Attribute，从头写一个全新的Attribute——Oyster。

下面我给出一个完整的小例子：

//======水之真谛=======//
// 上善若水,润物无声 //
/* http://blog.csdn.net/FantasiaX */
using System;
namespace OysterAttributeSample
{
class Oyster: System.Attribute // 必需以System.Attribute类为基类
{
// Kind属性，默认值为null
private string kind;
public string Kind
{
get { return kind; }
set { kind = value; }
}
// Age属性，默认值为
private uint age;
public uint Age
{
get { return age; }
set { age = value; }
}
// 值为null的string是危险的，所以必需在构造函数中赋值
public Oyster(string arg) // 定位参数
{
this.Kind = arg;
}
}
[Oyster("Thorny ", Age=3)] // 3年的多刺牡蛎附着在轮船（这是一个类）上。注意：对属性的赋值是在圆括号里完成的！
class Ship
{
[Oyster("Saddle")] // 0年的鞍形牡蛎附着在船舵（这是一个数据成员）上，Age使用的是默认值，构造函数的参数必需完整
public string Rudder;
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// ... 使用反射来读取Attribute
}
}
}

为了不把代码拖的太长，上面这个例子中Oyster类的构造函数只有一个参数，所以对“定位参数”体现的还不够淋漓尽致。大家可以再为Oyster类添加几个属性，并在构造函数里多设置几个参数，体验一下Attribute实例化时对参数个数及参数位置的敏感性。

能被Attribute所附着的目标

让我们思考这样一个问题：牡蛎可以附着在船底、礁石上、桥墩上……甚至是别的牡蛎身上，那么Attribute呢？都可以将自己的实例附着在什么目标上呢？

这个问题的答案隐藏在AttributeTargets这个枚举类型里——这个类型的可取值集合为：

=============================================================================

All Assembly Class Constructor

Delegate Enum Event Field

GenericParameter Interface Method Module

Parameter Property ReturnValue Struct

=============================================================================

一共是16个可取值。

不过，上面这张表是按字母顺序排列的，并不代表它们真实值的排列顺序。使用下面这个小程序可以查看每个枚举值对应的整数值。

// =<水之真谛>=
// http://blog.csdn.net/FantasiaX
using System;
namespace AttributeTargetValue
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("Assembly/t/t/t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Assembly));
Console.WriteLine("Module/t/t/t/t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Module));
Console.WriteLine("Class/t/t/t/t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Class));
Console.WriteLine("Struct/t/t/t/t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Struct));
Console.WriteLine("Enum/t/t/t/t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Enum));
Console.WriteLine("Constructor/t/t/t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Constructor));
Console.WriteLine("Method/t/t/t/t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Method));
Console.WriteLine("Property/t/t/t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Property));
Console.WriteLine("Field/t/t/t/t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Field));
Console.WriteLine("Event/t/t/t/t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Event));
Console.WriteLine("Interface/t/t/t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Interface));
Console.WriteLine("Parameter/t/t/t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Parameter));
Console.WriteLine("Delegate/t/t/t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.Delegate));
Console.WriteLine("ReturnValue/t/t/t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.ReturnValue));
Console.WriteLine("GenericParameter/t/t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.GenericParameter));
Console.WriteLine("All/t/t/t/t{0}", Convert.ToInt32(AttributeTargets.All));
Console.WriteLine("/n");
}
}
}

程序的运行结果是：

可能出乎你的预料——它们的值并不是步长值为1的线性递增。你观察出什么规律来了吗？提醒你一下：从二进制的角度来考虑喔！！

我想你一定发现了规律——除了All的值之外，每个值的二进制形式中只有一位是“1”，其余位全是“0”。这就是枚举值的另一种用法——标识位。那么，标识位有什么好处呢？

考虑这样一种情况：我们的Attribute要求既能附着在类上，又能附着在类的方法上，应该怎么做呢？

我们知道，C#中有一个操作符“|”（也就是按位求“或”）。有了它，我们只需要书写

AttributeTargets.Class | AttributeTargets.Method

就可以了。因为这两个枚举值的标识位（也就是那个唯一的“1”）是错开的，所以只需要按位求或就解决问题了。我想，聪明的你一定立刻就能解释为什么AttributeTargets.All的值是32767了吧:p

OK，了解了这些之后，我们应该怎样控制一个Attribute的附着目标呢？

默认情况下，当我们声明并定义一个新Attribute类时，它的可附着目标是AttributeTargets.All。大多数情况下AttributeTargets.All就已经满足需求了，不过，如果你非要对它有所限制，那就要费点儿周折了。

还拿我们上面创建的OysterAttribute举例——如果你想把它的附着目标限制为只有“类”和“值域”，你就应该这样书写：

[AttributeUsage(AttributeTargets.Class|AttributeTargets.Field)]
class Oyster : System.Attribute
{
// OysterAttribute类的具体实现
}

没想到吧！原来是用Attribute（的实例）附着在Attribute（类）上！本来吗，Attribute的本质就是类，而AttributeTargets.Class 又说明Attribute可以附着在类上，所以，使用Attribute来“修饰”Attribute也就顺理成章了J

最后，细心的读者可能会问这样两个问题：

1. 如果一个Attribute附着在了某个类上，那么这个Attribute会为会随着继承关系也附着在派生类上呢？

2. 可不可以像多个牡蛎附着在同一艘船上那样，让一个Attribute的多个实例附着在同一个目标上呢？

Very good! 这真是两个好问题！请看下面的代码：

[AttributeUsage(AttributeTargets.Class | AttributeTargets.Field, Inherited = false, AllowMultiple = true)]
class Oyster : System.Attribute
{
// OysterAttribute类的具体实现
}

原来，AttributeUsage这个用来专门修饰Attribute的Attribute除了可以控制修饰目标外，还能决定被它修饰的Attribute是否能够随宿主“遗传”以及是否可以使用多个实例来修饰同一个目标！

OK，大家猜一猜，修饰ConditionalAttribute的AttributeUsage会是什么样子呢？（提示：答案在MSDN里。）

TO BE CONTINUE

敬请关注：
《深入浅出Attribute（下）——Attribute V.S. Property》

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