用代码写代码：使用Roslyn API构建语法树并应用于源生成器
用代码写代码：使用Roslyn API构建语法树并应用于源生成器
在上文构建源生成器的过程中，我们使用字符串直接插入代码。这样做固然方便快捷，但字符串需要手动格式化，且无法检测拼写错误，这对需要生成复杂结构的源生成器项目很不友好。
本文将介绍生成代码的另一种方式：使用Roslyn API构建语法树。
什么是语法树 (Syntax Tree)？
语法树是编译器用于理解C#程序的数据结构。Roslyn在解析C#代码后就会生成一棵语法树，以供后续的进一步分析和编译。
一棵语法树由Node(节点)、Token(标记)、Trivia(额外信息)构成。
SyntaxNode：声明、语句、子句和表达式等语法构造如一个类的声明会被解析成一个
ClassDeclarationSyntaxToken：独立的关键字、标识符、运算符或标点如一个左括号
(会被解析为OpenParenTokenSyntaxTrivia：不重要的信息，例如标记、预处理指令和注释之间的空格如一行注释会被解析为
SingleLineCommentTrivia
例如，有如下代码：
using System;
namespace App
{
internal class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("Hello, World!");
}
}
}Roslyn会将这段代码解析为如下结构(此处仅保留SyntaxNode)：
CompilationUnitSyntax
├── UsingDirectiveSyntax (using System;)
└── NamespaceDeclarationSyntax (namespace ConsoleApp1)
└── ClassDeclarationSyntax (internal class Program)
└── MethodDeclarationSyntax (static void Main(string[] args))
└── BlockSyntax
└── ExpressionStatementSyntax (Console.WriteLine("Hello, World!");)
└── InvocationExpressionSyntax
├── SimpleMemberAccessExpressionSyntax (Console.WriteLine)
│ ├── IdentifierNameSyntax (Console)
│ └── IdentifierNameSyntax (WriteLine)
└── ArgumentListSyntax
└── ArgumentSyntax
└── LiteralExpressionSyntax ("Hello, World!")我们还可以安装语法树可视化工具(
VS Installer>找到对应版本>修改>单个组件>DGML 编辑器)安装完成后，搜索"Syntax Visualizer "即可
既然Roslyn需要将代码解析成语法树，那么我们是否可以自行构建一个语法树并"反向"输出C#代码呢？
答案是：可以！
构建语法树
在开始之前，我们需要引入Microsoft.CodeAnalysis.CSharp包
若我们需要编写的代码如下：
using System;
namespace ConsoleApp1;
public class HelloWorld
{
public static void SayHello()
{
Console.WriteLine("Hello, World!");
}
}创建一个CompilationUnit并添加using语句：
using Microsoft.CodeAnalysis.CSharp;
using Microsoft.CodeAnalysis.CSharp.Syntax;
using static Microsoft.CodeAnalysis.CSharp.SyntaxFactory;
var complicationUnit = CompilationUnit()
.AddUsings(
UsingDirective(
IdentifierName("System")));添加命名空间：
AddMembers(
FileScopedNamespaceDeclaration(
IdentifierName("ConsoleApp1")));添加HelloWorld类：
AddMembers(
ClassDeclaration("HelloWorld")
.AddModifiers(
Token(SyntaxKind.PublicKeyword))
.AddMembers(/*这里编写SayHello方法*/));编写SayHello方法：
MethodDeclaration(
PredefinedType(
Token(SyntaxKind.VoidKeyword)),
Identifier("SayHello"))
.WithModifiers(
TokenList(
Token(SyntaxKind.PublicKeyword),
Token(SyntaxKind.StaticKeyword)))
.WithBody(
Block(
ExpressionStatement(
InvocationExpression(
MemberAccessExpression(
SyntaxKind.SimpleAssignmentExpression,
IdentifierName("Console"),
IdentifierName("WriteLine")))
.WithArgumentList(
ArgumentList(
SingletonSeparatedList<ArgumentSyntax>(
Argument(
LiteralExpression(
SyntaxKind.StringLiteralExpression,
Literal("Hello World")))))))))构建语法树：
var syntaxTree = SyntaxTree(complicationUnit);全部代码：
using Microsoft.CodeAnalysis.CSharp;
using Microsoft.CodeAnalysis.CSharp.Syntax;
using static Microsoft.CodeAnalysis.CSharp.SyntaxFactory;
var complicationUnit = CompilationUnit()
.AddUsings(
UsingDirective(
IdentifierName("System")))
.AddMembers(
FileScopedNamespaceDeclaration(
IdentifierName("ConsoleApp1")))
.AddMembers(
ClassDeclaration("HelloWorld")
.AddModifiers(
Token(SyntaxKind.PublicKeyword))
.AddMembers(
MethodDeclaration(
PredefinedType(
Token(SyntaxKind.VoidKeyword)),
Identifier("SayHello"))
.WithModifiers(
TokenList(
Token(SyntaxKind.PublicKeyword),
Token(SyntaxKind.StaticKeyword)))
.WithBody(
Block(
ExpressionStatement(
InvocationExpression(
MemberAccessExpression(
SyntaxKind.SimpleMemberAccessExpression,
IdentifierName("Console"),
IdentifierName("WriteLine")))
.WithArgumentList(
ArgumentList(
SingletonSeparatedList(
Argument(
LiteralExpression(
SyntaxKind.StringLiteralExpression,
Literal("Hello World")))))))))));
var syntaxTree = SyntaxTree(complicationUnit);使用Roslyn Quoter工具可以将代码直接转化为上文的形式（会比上文写的更长），可作为一些参考
将语法树转换为C#代码
对syntaxTree调用GetText()后调用ToString()即可得字符串
var code = syntaxTree.GetText().ToString();
//使用异步重载
//var code = (await syntaxTree.GetTextAsync()).ToString();或创建一个
StreamWriter，将complicationUnit写入即可await using var streamWriter = new StreamWriter("output.txt"); complicationUnit.WriteTo(streamWriter);
打开输出，我们发现这些代码并没有被格式化——我们需要添加必要的Trivia
usingSystem;namespaceConsoleApp1;publicclassHelloWorld{publicstaticvoidSayHello(){Console.WriteLine("Hello World");}}我们可以在需要空格或换行的代码后调用WithLeadingTrivia()方法手动添加，但这样会显得代码异常冗长且可读性不佳
更好的方法是给complicationUnit调用NormalizeWhitespace()方法自动添加所需的Trivia
complicationUnit = complicationUnit.NormalizeWhitespace();
var syntaxTree = SyntaxTree(complicationUnit);
var code = (await syntaxTree.GetTextAsync()).ToString();在源生成器中的应用
在构建SyntaxTree时，手动指定编码形式为UTF8，即可将语法树转换后的代码供源生成器使用
context.RegisterPostInitializationOutput(ctx =>
ctx.AddSource("HelloWorldSyntaxTree.g.cs",SyntaxTree(complicationUnit, encoding:Encoding.UTF8).GetText()));源代码
在源生成器中的应用