C#玩转指针（二）：预处理器、using、partial关键字与region的妙用

欲练神功，引刀自宫。为了避免内存管理的烦恼，Java咔嚓一下，把指针砍掉了。当年.Net也追随潮流，咔嚓了一下，化名小桂子，登堂入室进了皇宫。康熙往下面一抓：咦？还在？——原来是假太监韦小宝。

打开unsafe选项，C#指针就biu的一下子蹦出来了。指针很强大，没必要抛弃这一强大的工具。诚然，在大多数情况下用不上指针，但在特定的情况下还是需要用到的。比如：

（1）大规模的运算中使用指针来提高性能；

（2）与非托管代码进行交互；

（3）在实时程序中使用指针，自行管理内存和对象的生命周期，以减少GC的负担。

C#下使用指针有两大限制：

（1）使用指针只能操作struct，不能操作class；

（2）不能在泛型类型代码中使用未定义类型的指针。

第一个限制没办法突破，因此需要将指针操作的类型设为struct。struct + 指针，恩，就把C#当更好的C来用吧。对于第二个限制，写一个预处理器来解决问题。

下面是我写的简单的C#预处理器的代码，不到200行：

代码

然后编译为 Csmacro.exe ，放入系统路径下。在需要使用预处理器的项目中添加 Pre-build event command lind：

Csmacro.exe $(ProjectDir)

Visual Studio 有个很好用的关键字 “region” ，我们就把它当作我们预处理器的关键字。include 一个文件的语法是：

#region include "xxx.cs"  #endregion

一个文件中可以有多个 #region include 块。

被引用的文件不能全部引用，因为一个C#文件中一般包含有 using，namespace … 等，全部引用的话会报编译错误。因此，在被引用文件中，需要通过关键字来规定被引用的内容：

#region mixin …

这个预处理器比较简单。被引用的文件中只能存在一个 #region mixin 块，且在这个region的内部，不能有其它的region块。

预处理器 Csmacro.exe 的作用就是找到所有 cs 文件中的 #region include 块，根据 #region include  路径找到被引用文件，将该文件中的 #region mixin 块 取出，替换进 #region include 块中，生成一个以_Csmacro.cs结尾的新文件 。

由于C#的两个语法糖“partial” 和 “using”，预处理器非常好用。如果没有这两个语法糖，预处理器会很丑陋不堪。（谁说语法糖没价值！一些小小的语法糖，足以实现新的编程范式。）

partial 关键字 可以保证一个类型的代码存在几个不同的源文件中，这保证了预处理器的执行，您可以像写正常的代码一样编写公共部分代码，并且正常编译。

using 关键字可以为类型指定一个的别名。这是一个不起眼的语法糖，却在本文中非常重要：它可以为不同的类型指定一个相同的类型别名。之所以引入预处理器，就是为了复用包含指针的代码。我们可以将代码抽象成两部分：变化部分和不变部分。一般来说，变化部分是类型的型别，如果还有其它非类型的变化，我们也可以将这些变化封装成新的类型。这样一来，我们可以将变化的类型放在源文件的顶端，使用using 关键字，命名为固定的别名。然后把不变部分的代码，放在 #region mixin 块中。这样的话，让我们需要 #region include 时，只需要在 #region include  块的前面（需要在namespace {} 的外部）为类型别名指定新的类型。

举例说明，位图根据像素的格式可以分为很多种，这里假设有两种图像，一种是像素是一个Byte的灰度图像ImageU8，一个是像素是一个Argb32的彩色图像ImageArgb32。ImageU8代码如下：

 在 ImageArgb32 中，我们也要写重复的代码：

对于 Width和Height属性，我们可以建立基类来进行抽象和复用，然而，对于m_pointer和SetValue方法，如果放在基类中，则需要抹去类型信息，且变的十分丑陋。由于C#不支持泛型类型的指针，也无法提取为泛型代码。

使用 Csmacro.exe 预处理器，我们就可以很好的处理。

首先，建立一个模板文件 Image_Template.cs 

然后建立一个基类 BaseImage，再从BaseImage派生ImageU8和ImageArgb32。两个派生类都是 partial 类：

下面我们建立一个 ImageU8_ClassHelper.cs 文件，来 #region include 引用上面的模板文件:

<a></a>

 1 using TPixel = System.Byte; 

 2 

 3 using System; 

 4 namespace XXX 

 5 { 

 6     public partial class ImageU8 

 7     { 

 8         #region include "Image_Template.cs" 

 9         #endregion 

10     } 

11 }

编译，编译器会自动生成文件 “ImageU8_ClassHelper_Csmacro.cs” 。将这个文件引入项目中，编译通过。这个文件内容是：

对于 ImageArgb32 类也可以进行类似操作。

从这个例子可以看出，使用 partial 关键字，能够让原代码、模板代码、ClassHelper代码三者共存。使用 using 关键字，可以分离出代码中变化的部分出来。

下面是我写的图像操作的一些模板代码：

（1）通过模板提供指针和索引器：

（2）通过模板提供常用的操作和Lambda表达式支持

配合lambda表达式，用起来很爽。在方法“FindTemplate”中，有这一句：

if (pattern &gt;= 0 &amp;&amp; srcStart[rr * stride + cc] != pattern)

其中 srcStart[rr * stride + cc] 是 TPixel 不定类型，而 pattern 是 int 类型，两者之间需要进行比较，但是并不是所有的类型都提供和整数之间的 != 操作符。为此，我建立了个新的模板 TPixel_Template。

（3）通过模板提供 != 操作符 的定义

这里，在 #region mixin  块被注释掉了，不注释掉编译器会报错。注释之后，不会影响程序预处理。

通过 ClassHelper类来使用模板：

由于 Argb32 未提供和 int 之间的比较，因此，在这里 #region include "TPixel_Template.cs"。而Byte可以与int比较，因此，在ImageU8中，就不需要#region include "TPixel_Template.cs": 

是不是很有意思呢？强大的指针，结合C#强大的语法和快速编译，至少在图像处理这一块是很好用的。

本文转自xiaotie博客园博客，原文链接http://www.cnblogs.com/xiaotie/archive/2010/07/19/1780440.html如需转载请自行联系原作者

xiaotie 集异璧实验室(GEBLAB)