用 C# 与 .NET 中的内插字符串组装消息

背景

OneBot 及其消息格式

OneBot 标准是从原酷 Q 平台的 CQHTTP 插件接口修改而来的通用聊天机器人应用接口标准。

OneBot 规定了消息类型的格式。

简而言之，例如我想发送一个图文混合消息，有字符串和数组两种方式。

字符串方式

看看我刚拍的照片[CQ:image,file=123.jpg]

数组方式

[
    {
        "type": "text",
        "data": {
            "text": "[第一部分]"
        }
    },
    {
        "type": "image",
        "data": {
            "file": "123.jpg"
        }
    },
    {
        "type": "text",
        "data": {
            "text": "图片之后的部分，表情："
        }
    },
    {
        "type": "face",
        "data": {
            "id": "123"
        }
    }
]

如何在 SDK 中设计发送消息的接口

毫无疑问，如果直接接收字符串并按原样传送，开发者（SDK 的用户）就必须自己处理转义等复杂问题。

public async Task<MessageResponse> SendMessage(Endpoint sendTo, string message);

可是，如果直接接收一个数组，会给开发者构建消息带来麻烦。

一个好方法是把消息封装成一个类，这就牵扯出如何拼接或组装消息的问题。

组装消息的方式

重载 + 运算符

最直接的想法就是，消息应该像字符串那样可以直接用 + 连接。C# 中的运算符重载可以做到这一点，效果类似下面这样。

var message = Message.FromText("看看我刚拍的照片") + Message.FromImage("123.jpg");

效果还不错，但是屏幕上充斥着大量类名和方法名，容易眼花。

Fluent API

还有一种设计方式是，类似 StringBuilder，用连续的方法调用拼接消息。

var message = new MessageBuilder().AppendText("看看我刚拍的照片").AppendImage("123.jpg").ToMessage();

这种方式依旧有同样的缺点。此外，直接构造消息的方法依然是必要的，这样会加重 SDK 开发者的负担。

内插字符串

可以利用 C# 的内插字符串实现消息组装。

using static MessageSegmentBuilder;
var message = Message.FromInterpolated($"看看我刚拍的照片{Image("123.jpg")}");

这种方式把一条消息中文字和图片的部分紧密地结合在一起，没有 SDK 的方法隔开，视觉上更紧密。对排版较复杂的消息效果更明显。

有人可能会问，这样不还是要用户自己处理转义吗。利用 C# 中内插字符串的特性，可以实现自动转义。

C# 的内插字符串

内插字符串最常见的用法是直接当字符串用，例如当你用 var 接收时，默认的类型就是 System.String。

var s = $"hello{123}"; // s is System.String

但是，当它作为参数传入时，却可以被接收者特殊处理。例如 EF Core 查询就有 FromSqlInterpolated 方法，利用插值字符串传入参数，由 EF Core 进行处理，可以避免 SQL 注入的问题。

查看文档，FromSqlInterpolated 接收的是 FormattableString 类型的参数。那么这个 FormattableString 怎么用呢？

我们先看一下 FormattableString 的定义。

可以看到，这个方法有两个属性，还有一些方法，看起来是与参数有关的。我们写个代码测试一下。

static void FormatInterpolated(FormattableString message)
{
    Console.WriteLine(message.ArgumentCount);
    Console.WriteLine(message.Format);
    Console.WriteLine(message.GetArguments().Length);
    Console.WriteLine(message.GetArgument(0).GetType());
    Console.WriteLine(message);
}

static void Main(string[] args)
{
    var a = 123.45;
    FormatInterpolated($"hell{{o{a:#.#}w}}{a}ow");
}

输出结果

2
hell{{o{0:#.#}w}}{1}ow
2
System.Double
hell{o123.5w}123.45ow

从这个结果可以得出这样的结论：

• Format 属性返回的字符串是类似于在 String.Format 方法中传入的格式字符串。
• { 和 } 本身在插值字符串中需要双写转义，这种双写也会出现在 Format 属性中。
• ArgumentCount 属性指示此插值字符串包含几个参数。
• GetArguments 方法可以获取包含参数的数组，其长度与 ArgumentCount 属性的值相同。
• 即使同一个变量多次出现在插值字符串中，也会作为多个参数传入，而非一个参数出现多次。

这样，在 Message.FromInterpolated 方法中，就可以通过接收 FormattableString 实例，并利用相关的属性和方法获取哪里是文本，哪里是 CQ 码。此外，还可以对其切割，以获取数组格式的消息。

实现内插字符串组装消息需要注意的地方

转义问题

内插字符串的 Format 属性会转义 { 和 }，当读到这两个字符时，并不一定就是属性所在的位置。例如 {{0}} 实际就没有用到任何属性，而是 "{0}" 这个字符串。

如果内部用数组格式实现消息，那只需注意上面的转义问题。如果用字符串格式实现消息，则还需要注意消息和 CQ 码中的转义。文本部分应该转义 [、] 和 &，CQ 码部分应该转义 [、]、, 和 &。

参数的类型

传入的参数类型不一定是 CQ 码，例如下面的例子。

var message = Message.FromIntropolated($"{At(10000)} Hello, 现在时间是 {DateTime.Now:HH:mm}");

其中第一个参数是 At 方法返回的值。这个 At 方法是 SDK 开发者定义的，应返回表示 CQ 码的一个实例。第二个参数是 .NET 自带的，用户只希望按照字符串处理。这样，在 Message.FromIntropolated 方法内部就应该判断每个参数是否是 CQ 码，然后分别进行不同的处理。