关于Expression Tree和IL Emit的所谓的"性能差别"

昨天写了《三种属性操作性能比较》，有个网友写信问我一个问题：从性能上看，Expression Tree和IL Emit孰优孰劣?虽然我在回信中作了简单的回答，但不知道这个网友是否懂我的意思。反正今天呆在家里也没事儿，干脆再就这个话题再写一篇文章。

目录：
一、Expression Tree和IL Emit并不存在所谓的性能差异
二、属性赋值操作的两种写法
三、属性取值操作的两种写法
四、两种写法对应的IL

 

一、Expression Tree和IL Emit并不存在所谓的性能差异

Expression Tree和IL Emit的性能孰优孰劣，这本是个“不是问题的问题”。因为两者之间并不存在本质的区别，所以也谈不上性能的优劣问题。举个例子来说，我们知道.NET Framework 2.0,3.0和3.5使用的是相同的CLR。但是C# 3.0、3.5在2.0的基础上推出了很多语言层面的特性，比如自动实现属性：

 1: public class Foo

我们也可以按照下面“传统”的方式来写上面这段代码，谁都知道这两种写法在本质上是完全一样的。就上面的程序来说，在编译的时候C#编译器会将其转化成下一种形式，什么自动实现属性、匿名属性、扩展方法，都是浮云——语法糖而已。

Expression Tree和IL Emit之间的关系与这些“语法糖”类似。编译后的Expression Tree就是IL代码；而IL Emit让我们可以用高级语言的编程方式来控制中间语言（IL）程序。由于最终的东西都是一样的，谈不上谁比谁好的问题。编译Expression Tree实现了向IL的转换，如果你通过IL Emit写的IL能够比Expression Tree自动转换的好，那么你的程序性能就好，否则性能就差。但是我们不能说Expression Tree和IL Emit在性能上孰优孰劣。

二、属性赋值操作的两种写法

我们说明Expression Tree和IL Emit之间不存在性能的差异，我们不妨写个例子。简单起见，我们还是采用前面谈到过的属性赋值和取值的操作为例。假设有如下一个接口IFoo，包含一个类型和名称均为Bar的可读写的属性。

现在我们通过Expression Tree和IL Emit两种方式编写一个静态方法对IFoo对象的Bar属性进行赋值。简单起见，我们甚至将静态方法的参数类型直接指定为IFoo和Bar，从而省去了类型转换操作。下面是通过Expression Tree进行属性赋值的方法：SetPropertyValueViaExpression。

 6: var setPropertyValue = Expression.Call(target, property.GetSetMethod(), propertyValue);

 7: var setAction= Expression.Lambda Action IFoo, Bar (setPropertyValue, target, propertyValue).Compile();

 4: DynamicMethod method = new DynamicMethod("SetValue", null, new Type[] { typeof(IFoo), typeof(Bar) });

 13: var setAction = (Action IFoo, Bar )method.CreateDelegate(typeof(Action IFoo, Bar 

三、属性取值操作的两种写法

接下来，我们来编写用于进行属性取值操作的方法。下面的SetPropertyValueViaExpression方法是基于Expression Tree的。

 6: var getFunc = Expression.Lambda Func IFoo, Bar (getPropertyValue, target).Compile();

 4: DynamicMethod method = new DynamicMethod("GetValue", typeof(Bar), new Type[] { typeof(IFoo) });

 12: var getFunc = (Func IFoo, Bar )method.CreateDelegate(typeof(Func IFoo, Bar 

四、看看两种写法对应的IL

我们说过，经过编译的Expression Tree就是一段IL代码，而IL Emit则直接反映了IL的执行流程。要判断两者在性能方面孰优孰劣，我们只需要看看Expression Tree最终被转换成怎样的IL。我们现在的做法是动态生成一个程序集，将Expression Tree部分定义到一个方法之中。虽然IL Emit已经是真实底反映了底层的IL代码，但是为了我们的比较更加直观，我们也将IL Emit的部分也写入相应的方法。

为此我们在一个Console应用中的Main方法编写了如下的代码：动态创建了名称为Artech.EmitVsExpression的程序集，其中定义了同名的模块。一个唯一的类型Program定义其中，其中定义了四个静态方法：GetPropertyValueViaExpression、SetPropertyValueViaExpression、GetPropertyValueViaEmit和GetPropertyValueViaEmit。而方法体部分则是上面Expression Tree和IL Emit定义的内容。最后这个程序集被保存为一个同名的.dll文件。

 4: var assemblyBuilder = AppDomain.CurrentDomain.DefineDynamicAssembly(new AssemblyName("Artech.EmitVsExpression"), AssemblyBuilderAccess.RunAndSave);

 5: var moduleBuilder = assemblyBuilder.DefineDynamicModule("Artech.EmitVsExpression", "Artech.EmitVsExpression.dll");

 9: var methodBuilder = typeBuilder.DefineMethod("GetPropertyValueViaExpression", MethodAttributes.Static | MethodAttributes.Public, typeof(Bar), new Type[] { typeof(IFoo) });

 12: Expression.Lambda Func IFoo, Bar (getPropertyValue, target).CompileToMethod(methodBuilder);

 15: methodBuilder = typeBuilder.DefineMethod("SetPropertyValueViaExpression", MethodAttributes.Static | MethodAttributes.Public, typeof(void), new Type[] { typeof(IFoo), typeof(Bar) });

 18: var setPropertyValue = Expression.Call(target, property.GetSetMethod(), propertyValue);

 19: Expression.Lambda Action IFoo, Bar (setPropertyValue, target, propertyValue).CompileToMethod(methodBuilder);

 22: methodBuilder = typeBuilder.DefineMethod("GetPropertyValueViaEmit", MethodAttributes.Static| MethodAttributes.Public, typeof(Bar), new Type[] { typeof(IFoo) });

 25: ilGenerator.EmitCall(OpCodes.Callvirt, property.GetGetMethod(), null);

 29: methodBuilder = typeBuilder.DefineMethod("SetPropertyValueViaEmit", MethodAttributes.Static | MethodAttributes.Public, typeof(void), new Type[] { typeof(IFoo), typeof(Bar) });

 33: ilGenerator.EmitCall(OpCodes.Callvirt, property.GetSetMethod(), null);

现在我们通过IL Disassembler打开这个.dll文件，看看四个静态方法的IL代码。下面是用于用于获取属性值的GetPropertyValueViaExpression和GetPropertyValueViaEmit方法，我们可以看出它们具有完全一致的方式体。

 2: GetPropertyValueViaExpression(class [EmitVsExpressionTree]IFoo A_0) cil managed

 7: IL_0001: callvirt instance class [EmitVsExpressionTree]Bar [EmitVsExpressionTree]IFoo::get_Bar()

 12: GetPropertyValueViaEmit(class [EmitVsExpressionTree]IFoo A_0) cil managed

 17: IL_0001: callvirt instance class [EmitVsExpressionTree]Bar [EmitVsExpressionTree]IFoo::get_Bar()

下面是用于对属性进行赋值的两个静态方法：SetPropertyValueViaExpression和SetPropertyValueViaEmit，毫无疑问它们之间也没有差异。到现在，你还在怀疑两种之间在性能上孰优孰劣吗？

 1: .method public static void SetPropertyValueViaExpression(class [EmitVsExpressionTree]IFoo A_0,

 8: IL_0002: callvirt instance void [EmitVsExpressionTree]IFoo::set_Bar(class [EmitVsExpressionTree]Bar)

 12: .method public static void SetPropertyValueViaEmit(class [EmitVsExpressionTree]IFoo A_0,

 19: IL_0002: callvirt instance void [EmitVsExpressionTree]IFoo::set_Bar(class [EmitVsExpressionTree]Bar)

既然在IL上它们没有差别，那么它们就是两对等效的方法。如果你通过Reflector来打开我们生成的.dll,你会清晰地看到这真的是两对完全一致的方法。

晚绑定场景下对象属性赋值和取值可以不需要PropertyInfo
三种属性操作性能比较：PropertyInfo + Expression Tree + Delegate.CreateDelegate
关于Expression Tree和IL Emit的所谓的"性能差别"

作者：蒋金楠
微信公众账号：大内老A
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