[集成IronPython] 使CLR对象对动态语言更友好（二）—— 支持切片

动态类型语言（以下简称："动态语言"），在10年前就已流行起来。JavaScript更是成为了WEB前台开发的事实标准。但它们进入普通开发 人员的视野也就在近几年。随着Web2.0和敏捷开发方法论的兴起，动态语言的灵活高效的特性成为了它被更多项目选择和使用的理由。一些大型网站已开始使 用动态语言来实现，其中，国内比较优秀的作品有“豆瓣”。微软更是不甘落后，建立了DLR（动态语言运行时）来吸引动态语言爱好者在其上实现动态语言。IronPython就是其主要成员之一。

在本系列文章中，我们将逐步实现一个自定义控件，实现类似IDE的Immediate窗口的功能。用户可以在其中输入和运行IronPython代码。 【返回目录】

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在上一节中， 我们在一个CLR对象上实现了几个SpecialName方法。实在是一个非常Special的Attribute。不管怎样，你会发现，在IronPython的扩展方面，这个东东将无处不在。

今天，我们将实现一个Collection对象，并且让这个Collection对象支持IronPython的一个最重要的功能——Slice(切片)。

还是先来看效果：

点击看大图

注：大家一定很奇怪，我为什么总是在使用IDE的Output窗口来查看print效果。还记得总目录里面有一章一直没有写吗？呵呵，因为我一直不知道如何重定向IronPython的标准输入输出。因此，只好拿Output窗口充数了。

另外一个需要说明的，大家会发现上面的输出窗口中多了几个空行，这个可能是因为"\r\n"和"\n"的差别引起的。

下面是IronPython的代码：

print TestCollection[0:9:2]

简单来说，“切片”是IronPython在序列类型对象（字符串，列表和元组）上支持的一套特殊的运算符。语法是：sequence[starting_index:ending_index:step]。意思是说，取出序列中从starting_index开始到ending_index结束，每隔step个元素组成的新序列。很实用的一个功能哦。

具体的IronPython的语法不是我们讨论的重点，我们直接切入主题，看看我怎样让我的一个Collection对象支持切片操作。

为了展示，我从System.Collections.ObjectModel.Collection<T>继承了一个Collection对象（这仅仅是为了实现的方便，你完全可以从头开始实现ICollection接口去实现一个你自己的Collection对象）。当我将这个对象添加到我的测试程序中后（新的DLRFriendlyCollection同上一节的DLRFriendlyObject一样，和DLConsole的实现没有直接的关系，因此它们都被定义在了测试工程中）。发现，如果调用切片操作，会产生一个ArgumentTypeException。（我还以为微软会将这个功能直接做在兼容性考虑里面呢）看来还是要们自己来做。

好在IronPython中提供了Slice对象。也就是说，你只需要在你的对象上实现了特定的接口，就可以提供对切片的支持了。让我们先从最基本的入手——取一个切片。

 1namespace TestDynamicLanguageConsole
 2{
 3    public class DLRFriendlyCollection : Collection<string>, INotifyPropertyChanged
 4    {
 5        public IEnumerable this[Slice slice]
 6        {
 7            get
 8            {
 9                if (slice == null)
                {
                    throw new ArgumentNullException("slice");
                }
                int start;
                int stop;
                int step;
                slice.indices(this.Count, out start, out stop, out step);

                DLRFriendlyCollection newCollection = new DLRFriendlyCollection();
                if ((step > 0 && start >= stop) || (step < 0 && start <= stop))
                {
                    return newCollection;
                }

                for (int i = start; i < stop; i += step)
                {
                    newCollection.Add(this[i]);
                }

                return newCollection;
            }
        }
    }
}

呵呵，很简单，你只需要实现一个接受IronPython.Runtime.Slice对象作为参数的的索引器就可以了。并且让这个索引器返回一个枚举类型对象。

当然，IronPython关于切片的操作并不仅仅是取出一个切片，它还可以通过切片修改序列。下面是Set函数的实现：

 1namespace TestDynamicLanguageConsole
 2{
 3    public class DLRFriendlyCollection : Collection<string>, INotifyPropertyChanged
 4    {
 5        public IEnumerable this[Slice slice]
 6        {
 7            set
 8            {
 9                if (slice == null)
                {
                    throw new ArgumentNullException("slice");
                }

                int start;
                int stop;
                int step;
                slice.indices(this.Count, out start, out stop, out step);

                if (step == 1)
                {
                    //
                    // 这里的策略是不一样的。如果Step为1，value的长度可以和Slice的长度不一样。
                    // 这时，会将value插入到Start的位置，并将原先Start到stop之间的节点删除。
                    //

                    // Remove old data
                    for (int i = start; i < stop; i++)
                    {
                        this.RemoveAt(start);
                    }

                    // Insert new data
                    foreach (string item in value)
                    {
                        this.Insert(start, item);
                        start++;
                    }
                }
                else
                {
                    // 
                    // 但是，如果Step不为1，value的长度就需要和Slice的长度完全匹配。会使用Value
                    // 中的每一项替换Slice命中的项目。
                    //

                    // 检查一下数量对不对
                    int count = step > 0 ? (stop - start + step - 1) / step
                                       : (stop - start + step + 1) / step;
                    List<object> list = new List<object>(value.Cast<object>());
                    if (list.Count != count)
                    {
                        throw new ArgumentException("size is not same.");
                    }

                    // 一个一个设置
                    IEnumerator enumerator = value.GetEnumerator();
                    enumerator.MoveNext();
                    if (step > 0)
                    {
                        for (int i = start; i < stop; i += step)
                        {
                            this[start] = enumerator.Current as string;
                            start += step;
                            enumerator.MoveNext();
                        }
                    }
                    else
                    {
                        for (int i = start; i > stop; i += step)
                        {
                            this[start] = enumerator.Current as string;
                            start += step;
                            enumerator.MoveNext();
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
}

Python对切片的操作逻辑很复杂，这里就不详细的讨论了。我在上面的代码中加入了一些注释。相信可以帮助你理解实现。

最后，还有删除的操作：

 1namespace TestDynamicLanguageConsole
 2{
 3    public class DLRFriendlyCollection : Collection<string>, INotifyPropertyChanged
 4    {
 5        //
 6        // 我没有找到使用Slice对象作为参数的删除方法。因此只能通过实现下面两个
 7        // 方法来让Collection支持切片删除动作。
 8        // 
 9        // 另外，需要注意的是，微软似乎没有在这里实现step默认值的策略。因此，你
        // 必须同时实现下面两个函数才能够完整支持删除操作。
        //
        public void __delslice__(int start, int stop)
        {
            int count, step;
            PythonOps.FixSlice(this.Count, start, stop, null, out start, out stop, out step, out count);

            for (int i = start; i < stop; i += step)
            {
                this.RemoveAt(start);
                start += step - 1;
            }
        }
        public void __delslice__(int start, int stop, int step)
        {
            int count;
            PythonOps.FixSlice(this.Count, start, stop, step, out start, out stop, out step, out count);

            for (int i = start; i < stop; i += step)
            {
                this.RemoveAt(start);
                start += step - 1;
            }
        }
    }
}

注意，IronPython使用反射调用这些方法，因此不会有任何编译时检查，你需要自己确保这些方法的签名正确。（这一点，是我们这些静态类型语言er最不能理解的。）

最后再给一个IronPython中看起来酷酷的功能——列表解析

IronPython代码如下：

print [ i for i in TestCollection if int(i) % 2 == 0 ]

也就是说，返回一个符合if后面条件的项目的集合。呵呵，是不是有点像Linq的语法，幸运的是，支持上面的语法，我们不需要写任何代码。否则，我又要写一篇Blog了。

好的，我们已经实现了一些我认为对于IronPython很重要的一些语法的支持。IronPython还有很多重要的语法，可以帮助开发人员快速的实现业务逻辑，而不像C#那样，什么都还没有做，先自动生成外加手写了1000+代码。我对IronPython并不很熟悉。如果你对IronPython很熟悉，并且认为IronPython中还有其它的很重要的功能，而你又不知道如何让你的嵌入对象支持这个功能的。在下面留言。我会考虑再写一篇博客实现一下。

这些支持的代码确实已经很精简了（至少比扩展CPython容易多了，《Python核心编程》中关于扩展一节我都没能够深入的读下去，太多的类库和依赖了）。但是，实现这些功能，我们不得不修改现有类型的接口。有时候，这样的修改是难以完成的。比如：

有时候，我们不想在我们的业务逻辑对象上暴露这些类似"__delslice__"的方法。
有时候，我们不能在已有的系统已经定义的类型上添加这些方法。
有时候，对象的创建不由我们控制，因此我们也不能通过继承来增加这些方法。

下一节，我们将会不通过继承，在已有CLR类型上添加这些方法。每周一节，敬请关注

大家可以从这里下载可运行的源代码。

免责声明：本系列文章，完全是我个人研读 IronPython源代 码后找到的实现方案，并未详细的研究过IronPython的相关官方文档。因此，并不保证符合微软DLR和IronPython的设计思路，亦不能保证 在DLR和IronPython 2.0正式发布后能够继续使用。