Roslyn 源生成器学习指南

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符号比较和等价性 ​

本文档深入讲解符号比较和等价性，包括 SymbolEqualityComparer、泛型类型比较、符号比较模式等。

文档信息 ​

  • 难度级别: 高级
  • 预计阅读时间: 15 分钟
  • 前置知识:
    • 语义模型基础
    • 符号系统基础

🎯 学习目标 ​

完成本文档后，您将能够：

  1. ✅ 正确使用 SymbolEqualityComparer
  2. ✅ 比较不同类型的符号
  3. ✅ 处理泛型类型比较
  4. 在源生成器中应用符号比较

符号比较和等价性 ​

SymbolEqualityComparer 概述 ​

在 Roslyn 中，符号（ISymbol）的比较不能简单地使用 == 运算符，因为同一个符号可能在不同的编译上下文中有不同的实例。Roslyn 提供了 SymbolEqualityComparer 类来正确比较符号。

为什么需要 SymbolEqualityComparer？ ​

csharp
// ❌ 错误：直接使用 == 比较符号可能不准确
// 因为同一个类型可能在不同的语法树中有不同的符号实例
if (symbol1 == symbol2) 
{
    // 这可能返回 false，即使它们表示同一个类型
}

// ✅ 正确：使用 SymbolEqualityComparer
if (SymbolEqualityComparer.Default.Equals(symbol1, symbol2))
{
    // 这会正确比较符号的语义等价性
}

SymbolEqualityComparer 的比较模式 ​

Roslyn 提供了多种符号比较模式：

csharp
using Microsoft.CodeAnalysis;

/// <summary>
/// 演示不同的符号比较模式
/// </summary>
public class SymbolComparisonDemo
{
    /// <summary>
    /// 默认比较：比较符号的完整签名，包括包含类型
    /// </summary>
    public void DefaultComparison(ISymbol symbol1, ISymbol symbol2)
    {
        // 默认比较器会考虑：
        // - 符号的类型（类、方法、属性等）
        // - 符号的名称
        // - 符号的包含类型
        // - 方法的参数类型
        // - 泛型类型参数
        bool areEqual = SymbolEqualityComparer.Default.Equals(symbol1, symbol2);
        
        // 示例：List<int> 和 List<string> 会被认为是不同的
    }
    
    /// <summary>
    /// 包含类型比较：只比较类型定义，忽略泛型参数
    /// </summary>
    public void IncludeNullabilityComparison(ISymbol symbol1, ISymbol symbol2)
    {
        // IncludeNullability 比较器会考虑可空性注解
        // 例如：string 和 string? 会被认为是不同的
        bool areEqual = SymbolEqualityComparer.IncludeNullability.Equals(symbol1, symbol2);
    }
}

符号比较模式 ​

1. 比较类型符号 ​

csharp
using Microsoft.CodeAnalysis;
using Microsoft.CodeAnalysis.CSharp;
using Microsoft.CodeAnalysis.CSharp.Syntax;

/// <summary>
/// 演示如何比较类型符号
/// </summary>
public class TypeSymbolComparison
{
    /// <summary>
    /// 比较两个类型是否相同
    /// </summary>
    public bool AreTypesEqual(
        SemanticModel model1, 
        TypeSyntax type1,
        SemanticModel model2,
        TypeSyntax type2)
    {
        // 获取两个类型的符号信息
        var typeSymbol1 = model1.GetTypeInfo(type1).Type;
        var typeSymbol2 = model2.GetTypeInfo(type2).Type;
        
        // 检查符号是否为 null（可能是错误的类型）
        if (typeSymbol1 == null || typeSymbol2 == null)
        {
            return false;
        }
        
        // 使用 SymbolEqualityComparer 比较
        return SymbolEqualityComparer.Default.Equals(typeSymbol1, typeSymbol2);
    }
    
    /// <summary>
    /// 检查类型是否是特定的已知类型
    /// </summary>
    public bool IsSpecificType(ITypeSymbol typeSymbol, string fullTypeName)
    {
        // 构建完整的类型名称（包括命名空间）
        var typeFullName = typeSymbol.ToDisplayString(
            SymbolDisplayFormat.FullyQualifiedFormat);
        
        // 比较完整类型名称
        return typeFullName == fullTypeName;
    }
    
    /// <summary>
    /// 检查类型是否实现了特定接口
    /// </summary>
    public bool ImplementsInterface(
        ITypeSymbol typeSymbol, 
        INamedTypeSymbol interfaceSymbol)
    {
        // 获取类型实现的所有接口
        var interfaces = typeSymbol.AllInterfaces;
        
        // 检查是否包含目标接口
        return interfaces.Any(i => 
            SymbolEqualityComparer.Default.Equals(i, interfaceSymbol));
    }
}

2. 比较方法符号 ​

csharp
/// <summary>
/// 演示如何比较方法符号
/// </summary>
public class MethodSymbolComparison
{
    /// <summary>
    /// 比较两个方法是否相同（包括参数）
    /// </summary>
    public bool AreMethodsEqual(IMethodSymbol method1, IMethodSymbol method2)
    {
        // 使用默认比较器会比较：
        // - 方法名称
        // - 包含类型
        // - 参数类型和数量
        // - 返回类型
        // - 泛型类型参数
        return SymbolEqualityComparer.Default.Equals(method1, method2);
    }
    
    /// <summary>
    /// 检查方法是否重写了特定的基类方法
    /// </summary>
    public bool OverridesMethod(
        IMethodSymbol method, 
        IMethodSymbol baseMethod)
    {
        // 获取方法重写的基类方法
        var overriddenMethod = method.OverriddenMethod;
        
        // 递归检查整个重写链
        while (overriddenMethod != null)
        {
            if (SymbolEqualityComparer.Default.Equals(
                overriddenMethod, baseMethod))
            {
                return true;
            }
            overriddenMethod = overriddenMethod.OverriddenMethod;
        }
        
        return false;
    }
    
    /// <summary>
    /// 检查方法是否实现了特定的接口方法
    /// </summary>
    public bool ImplementsInterfaceMethod(
        IMethodSymbol method,
        IMethodSymbol interfaceMethod)
    {
        // 获取方法实现的接口成员
        var implementedMethods = method.ContainingType
            .FindImplementationForInterfaceMember(interfaceMethod);
        
        return SymbolEqualityComparer.Default.Equals(
            method, implementedMethods);
    }
}

符号比较和等价性 ​

SymbolEqualityComparer 概述 ​

在 Roslyn 中，符号（ISymbol）的比较不能简单地使用 == 运算符，因为同一个符号可能在不同的编译上下文中有不同的实例。Roslyn 提供了 SymbolEqualityComparer 类来正确比较符号。

为什么需要 SymbolEqualityComparer？ ​

csharp
// ❌ 错误：直接使用 == 比较符号可能不准确
// 因为同一个类型可能在不同的语法树中有不同的符号实例
if (symbol1 == symbol2) 
{
    // 这可能返回 false，即使它们表示同一个类型
}

// ✅ 正确：使用 SymbolEqualityComparer
if (SymbolEqualityComparer.Default.Equals(symbol1, symbol2))
{
    // 这会正确比较符号的语义等价性
}

SymbolEqualityComparer 的比较模式 ​

Roslyn 提供了多种符号比较模式：

csharp
using Microsoft.CodeAnalysis;

/// <summary>
/// 演示不同的符号比较模式
/// </summary>
public class SymbolComparisonDemo
{
    /// <summary>
    /// 默认比较：比较符号的完整签名，包括包含类型
    /// </summary>
    public void DefaultComparison(ISymbol symbol1, ISymbol symbol2)
    {
        // 默认比较器会考虑：
        // - 符号的类型（类、方法、属性等）
        // - 符号的名称
        // - 符号的包含类型
        // - 方法的参数类型
        // - 泛型类型参数
        bool areEqual = SymbolEqualityComparer.Default.Equals(symbol1, symbol2);
        
        // 示例：List<int> 和 List<string> 会被认为是不同的
    }
    
    /// <summary>
    /// 包含类型比较：只比较类型定义，忽略泛型参数
    /// </summary>
    public void IncludeNullabilityComparison(ISymbol symbol1, ISymbol symbol2)
    {
        // IncludeNullability 比较器会考虑可空性注解
        // 例如：string 和 string? 会被认为是不同的
        bool areEqual = SymbolEqualityComparer.IncludeNullability.Equals(symbol1, symbol2);
    }
}

符号比较模式 ​

1. 比较类型符号 ​

csharp
using Microsoft.CodeAnalysis;
using Microsoft.CodeAnalysis.CSharp;
using Microsoft.CodeAnalysis.CSharp.Syntax;

/// <summary>
/// 演示如何比较类型符号
/// </summary>
public class TypeSymbolComparison
{
    /// <summary>
    /// 比较两个类型是否相同
    /// </summary>
    public bool AreTypesEqual(
        SemanticModel model1, 
        TypeSyntax type1,
        SemanticModel model2,
        TypeSyntax type2)
    {
        // 获取两个类型的符号信息
        var typeSymbol1 = model1.GetTypeInfo(type1).Type;
        var typeSymbol2 = model2.GetTypeInfo(type2).Type;
        
        // 检查符号是否为 null（可能是错误的类型）
        if (typeSymbol1 == null || typeSymbol2 == null)
        {
            return false;
        }
        
        // 使用 SymbolEqualityComparer 比较
        return SymbolEqualityComparer.Default.Equals(typeSymbol1, typeSymbol2);
    }
    
    /// <summary>
    /// 检查类型是否是特定的已知类型
    /// </summary>
    public bool IsSpecificType(ITypeSymbol typeSymbol, string fullTypeName)
    {
        // 构建完整的类型名称（包括命名空间）
        var typeFullName = typeSymbol.ToDisplayString(
            SymbolDisplayFormat.FullyQualifiedFormat);
        
        // 比较完整类型名称
        return typeFullName == fullTypeName;
    }
    
    /// <summary>
    /// 检查类型是否实现了特定接口
    /// </summary>
    public bool ImplementsInterface(
        ITypeSymbol typeSymbol, 
        INamedTypeSymbol interfaceSymbol)
    {
        // 获取类型实现的所有接口
        var interfaces = typeSymbol.AllInterfaces;
        
        // 检查是否包含目标接口
        return interfaces.Any(i => 
            SymbolEqualityComparer.Default.Equals(i, interfaceSymbol));
    }
}

2. 比较方法符号 ​

csharp
/// <summary>
/// 演示如何比较方法符号
/// </summary>
public class MethodSymbolComparison
{
    /// <summary>
    /// 比较两个方法是否相同（包括参数）
    /// </summary>
    public bool AreMethodsEqual(IMethodSymbol method1, IMethodSymbol method2)
    {
        // 使用默认比较器会比较：
        // - 方法名称
        // - 包含类型
        // - 参数类型和数量
        // - 返回类型
        // - 泛型类型参数
        return SymbolEqualityComparer.Default.Equals(method1, method2);
    }
    
    /// <summary>
    /// 检查方法是否重写了特定的基类方法
    /// </summary>
    public bool OverridesMethod(
        IMethodSymbol method, 
        IMethodSymbol baseMethod)
    {
        // 获取方法重写的基类方法
        var overriddenMethod = method.OverriddenMethod;
        
        // 递归检查整个重写链
        while (overriddenMethod != null)
        {
            if (SymbolEqualityComparer.Default.Equals(
                overriddenMethod, baseMethod))
            {
                return true;
            }
            overriddenMethod = overriddenMethod.OverriddenMethod;
        }
        
        return false;
    }
    
    /// <summary>
    /// 检查方法是否实现了特定的接口方法
    /// </summary>
    public bool ImplementsInterfaceMethod(
        IMethodSymbol method,
        IMethodSymbol interfaceMethod)
    {
        // 获取方法实现的接口成员
        var implementedMethods = method.ContainingType
            .FindImplementationForInterfaceMember(interfaceMethod);
        
        return SymbolEqualityComparer.Default.Equals(
            method, implementedMethods);
    }
}

泛型类型的比较 ​

泛型类型的比较需要特别注意，因为泛型类型定义和泛型类型实例是不同的概念。

csharp
using Microsoft.CodeAnalysis;

/// <summary>
/// 演示如何比较泛型类型
/// </summary>
public class GenericTypeComparison
{
    /// <summary>
    /// 比较泛型类型定义（忽略类型参数）
    /// </summary>
    public bool AreGenericDefinitionsEqual(
        INamedTypeSymbol type1,
        INamedTypeSymbol type2)
    {
        // 获取泛型类型的原始定义
        // 例如：List<int> -> List<T>
        var definition1 = type1.OriginalDefinition;
        var definition2 = type2.OriginalDefinition;
        
        // 比较泛型定义
        // List<int> 和 List<string> 的定义是相同的
        return SymbolEqualityComparer.Default.Equals(definition1, definition2);
    }
    
    /// <summary>
    /// 比较泛型类型实例（包括类型参数）
    /// </summary>
    public bool AreGenericInstancesEqual(
        INamedTypeSymbol type1,
        INamedTypeSymbol type2)
    {
        // 直接比较会包括类型参数
        // List<int> 和 List<string> 是不同的
        return SymbolEqualityComparer.Default.Equals(type1, type2);
    }
    
    /// <summary>
    /// 检查类型是否是特定泛型类型的实例
    /// </summary>
    public bool IsInstanceOfGenericType(
        INamedTypeSymbol typeSymbol,
        INamedTypeSymbol genericDefinition)
    {
        // 检查类型是否是泛型类型
        if (!typeSymbol.IsGenericType)
        {
            return false;
        }
        
        // 获取类型的泛型定义
        var definition = typeSymbol.OriginalDefinition;
        
        // 比较泛型定义
        return SymbolEqualityComparer.Default.Equals(
            definition, genericDefinition);
    }
    
    /// <summary>
    /// 比较泛型类型参数
    /// </summary>
    public bool AreTypeArgumentsEqual(
        INamedTypeSymbol type1,
        INamedTypeSymbol type2)
    {
        // 首先检查泛型定义是否相同
        if (!AreGenericDefinitionsEqual(type1, type2))
        {
            return false;
        }
        
        // 获取类型参数
        var args1 = type1.TypeArguments;
        var args2 = type2.TypeArguments;
        
        // 检查类型参数数量
        if (args1.Length != args2.Length)
        {
            return false;
        }
        
        // 逐个比较类型参数
        for (int i = 0; i < args1.Length; i++)
        {
            if (!SymbolEqualityComparer.Default.Equals(args1[i], args2[i]))
            {
                return false;
            }
        }
        
        return true;
    }
}

符号比较完整示例 ​

以下是一个完整的示例，展示如何在源生成器中使用符号比较：

csharp
using Microsoft.CodeAnalysis;
using Microsoft.CodeAnalysis.CSharp.Syntax;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;

/// <summary>
/// 源生成器中的符号比较示例
/// 查找所有实现 INotifyPropertyChanged 接口的类
/// </summary>
public class NotifyPropertyChangedFinder
{
    /// <summary>
    /// 查找实现 INotifyPropertyChanged 的所有类
    /// </summary>
    public List<INamedTypeSymbol> FindNotifyPropertyChangedClasses(
        Compilation compilation)
    {
        var result = new List<INamedTypeSymbol>();
        
        // 获取 INotifyPropertyChanged 接口的符号
        var notifyInterface = compilation.GetTypeByMetadataName(
            "System.ComponentModel.INotifyPropertyChanged");
        
        if (notifyInterface == null)
        {
            // 接口不存在（可能没有引用相应的程序集）
            return result;
        }
        
        // 遍历所有语法树
        foreach (var syntaxTree in compilation.SyntaxTrees)
        {
            var semanticModel = compilation.GetSemanticModel(syntaxTree);
            var root = syntaxTree.GetRoot();
            
            // 查找所有类声明
            var classDeclarations = root.DescendantNodes()
                .OfType<ClassDeclarationSyntax>();
            
            foreach (var classDecl in classDeclarations)
            {
                // 获取类的符号
                var classSymbol = semanticModel.GetDeclaredSymbol(classDecl) 
                    as INamedTypeSymbol;
                
                if (classSymbol == null)
                {
                    continue;
                }
                
                // 检查类是否实现了 INotifyPropertyChanged
                if (ImplementsInterface(classSymbol, notifyInterface))
                {
                    result.Add(classSymbol);
                }
            }
        }
        
        return result;
    }
    
    /// <summary>
    /// 检查类型是否实现了指定接口
    /// </summary>
    private bool ImplementsInterface(
        INamedTypeSymbol typeSymbol,
        INamedTypeSymbol interfaceSymbol)
    {
        // 获取类型实现的所有接口（包括继承的）
        return typeSymbol.AllInterfaces.Any(i =>
            SymbolEqualityComparer.Default.Equals(i, interfaceSymbol));
    }
    
    /// <summary>
    /// 查找类中需要通知的属性
    /// </summary>
    public List<IPropertySymbol> FindNotifiableProperties(
        INamedTypeSymbol classSymbol)
    {
        var result = new List<IPropertySymbol>();
        
        // 获取类的所有成员
        var members = classSymbol.GetMembers();
        
        foreach (var member in members)
        {
            // 只处理属性
            if (member is not IPropertySymbol property)
            {
                continue;
            }
            
            // 跳过只读属性
            if (property.IsReadOnly)
            {
                continue;
            }
            
            // 跳过静态属性
            if (property.IsStatic)
            {
                continue;
            }
            
            result.Add(property);
        }
        
        return result;
    }
}

关键要点 ​

  1. 使用 SymbolEqualityComparer - 不要使用 == 比较符号
  2. 理解比较模式 - Default vs IncludeNullability
  3. 泛型类型 - 区分泛型定义和泛型实例
  4. 检查 null - 始终检查符号是否为 null

相关资源 ​

下一步 ​

  1. 学习 类型转换和兼容性
  2. 探索 符号查找和导航

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最后更新: 2025-01-21

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