C# 动态类型 Dynamic

前言

  在 C# 中，dynamic 关键字是一种重要的类型，允许开发者绕过编译时的类型检查，以便在运行时动态决定类型。这种特性提供了更大的灵活性，尤其在处理动态数据、COM 组件、动态语言接口（DLR）等场合非常有用。

1. 什么是 Dynamic？

  dynamic 类型允许变量在运行时被赋予任何数据类型。与 object 类型不同，dynamic 类型的变量在编译时不进行类型检查，而是在运行时解析，从而提供了更大的灵活性。使用 dynamic，你可以调用对象的方法和属性，而不需要在编译时确定它们是否存在。

2. 声明 Dynamic 变量

  可以使用 dynamic 关键字来声明变量，声明后的变量可以在运行时赋予不同的值和类型。由于编译器不会在编译时检查这些类型，因此在使用时要小心，以避免在运行时出现异常。

using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        dynamic value = 10; // 声明 dynamic 变量
        Console.WriteLine(value); // 输出: 10

        value = "Hello, world!"; // 重新赋值为字符串
        Console.WriteLine(value); // 输出: Hello, world!
    }
}

3. Dynamic 的运行时类型检查

  由于 dynamic 类型在编译时不进行类型检查，因此它的调用在运行时会进行解析。如果调用了一个不存在的方法或属性，程序会在运行时抛出异常。

using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        dynamic obj = new System.Text.StringBuilder("Hello");
        
        // 正确调用方法
        obj.Append(", world!");
        Console.WriteLine(obj); // 输出: Hello, world!

        // 错误调用方法
        try
        {
            obj.NonExistentMethod(); // 此方法不存在，运行时会抛出异常
        }
        catch (Microsoft.CSharp.RuntimeBinder.RuntimeBinderException ex)
        {
            Console.WriteLine("运行时错误: " + ex.Message); // 输出: 运行时错误: 'System.Text.StringBuilder' does not contain a definition for 'NonExistentMethod'
        }
    }
}

4. 动态类型与反射的对比

  动态类型的灵活性使得它在一些场合下比反射更为便利。反射在很多情况下显得冗长和繁琐，而动态类型允许更简洁的代码编写。

using System;
using System.Dynamic;

class Program
{
    static void Main()
    {
        dynamic expando = new ExpandoObject(); // 创建动态对象
        expando.Name = "Alice"; // 添加属性
        expando.Age = 30;

        // 动态调用属性
        Console.WriteLine($"{expando.Name} is {expando.Age} years old."); // 输出: Alice is 30 years old.
    }
}

5. 使用 Dynamic 进行动态方法调用

  利用 dynamic 关键字，你可以在运行时调用某个对象的动态方法，而无需了解具体的实现细节。

using System;

class Calculator
{
    public int Add(int a, int b) => a + b;
    public int Subtract(int a, int b) => a - b;
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        dynamic calc = new Calculator();
        Console.WriteLine(calc.Add(5, 3)); // 输出: 8
        Console.WriteLine(calc.Subtract(5, 3)); // 输出: 2
    }
}

6. Dynamic 与 原生类型的兼容性

  dynamic 变量可以与原生类型进行互操作。当与具体类型交互时，动态类型会根据需要进行转换，但要确保操作的类型是兼容的。

using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        dynamic value = 100;
        int intValue = value; // 将 dynamic 赋值给 int

        Console.WriteLine($"Dynamic 值: {value}, Int 值: {intValue}"); // 输出: Dynamic 值: 100, Int 值: 100
    }
}

7. 动态与 LINQ 的结合

  dynamic 可以在 LINQ 查询中使用，特别是在处理动态数据源时。例如，从 JSON 数据中读取并转换为动态对象。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Dynamic;
using System.Linq;

class Program
{
    static void Main()
    {
        var people = new List<ExpandoObject>(); // 创建动态对象列表

        dynamic person1 = new ExpandoObject();
        person1.Name = "Alice";
        person1.Age = 30;
        people.Add(person1);

        dynamic person2 = new ExpandoObject();
        person2.Name = "Bob";
        person2.Age = 25;
        people.Add(person2);

        var youngPeople = people.Where(p => p.Age < 30); // 使用 LINQ 查询动态对象

        foreach (var person in youngPeople)
        {
            Console.WriteLine(person.Name); // 输出: Bob
        }
    }
}

8. 结合 DLR 特性

  dynamic 类型基于动态语言运行时（DLR），可以使用其特性创建复杂的动态对象。这使得在处理 XML、JSON 等动态数据时更加方便。

using System;
using System.Dynamic;

class Program
{
    static void Main()
    {
        dynamic person = new ExpandoObject();
        person.Name = "Charlie";
        person.Age = 40;

        // 动态添加属性
        person.City = "New York";

        Console.WriteLine($"Name: {person.Name}, Age: {person.Age}, City: {person.City}"); 
        // 输出: Name: Charlie, Age: 40, City: New York
    }
}

9. 动态类型的性能考虑

  尽管动态类型提供了很大的灵活性，但其性能通常低于静态类型。对于性能关键的应用，建议在性能与灵活性之间做出权衡。在不需要动态性的地方，使用静态类型会更加高效。

10. 何时使用 Dynamic？

  使用 dynamic 类型最适合以下几种场景：

• 与动态数据交互： 如解析 JSON 或 XML 数据。
• 与动态语言集成： 如与使用 DLR 的语言交互。
• 开发 APIs： 当构建需要灵活性的 API 时，可以用动态提供更多的可能性。

总结

  C# 的 dynamic 关键字提供了一种在运行时可动态处理数据的能力，使得编写灵活和动态的代码变得简单。在需要动态性以外的情况下，优先考虑使用更安全和高效的静态类型。通过合理使用 dynamic，可以使得代码更加灵活和可维护。