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关于数组：PowerShell 的 -f 运算符的 RHS *究竟*如何工作？

codeneng 2023-03-28 原文

How *exactly* does the RHS of PowerShell's -f operator work?

上次我对 PowerShell 急切展开集合的方式感到困惑时，Keith 总结了它的启发式如下：

Putting the results (an array) within a grouping expression (or subexpression e.g. $()) makes it eligible again for unrolling.

我已将这个建议铭记于心，但仍然无法解释一些深奥的内容。特别是，格式运算符似乎不按规则行事。

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$lhs ="{0} {1}"

filter Identity { $_ }
filter Square { ($_, $_) }
filter Wrap { (,$_) }
filter SquareAndWrap { (,($_, $_)) }

$rhs ="a" | Square        
# 1. all succeed
$lhs -f $rhs
$lhs -f ($rhs)
$lhs -f $($rhs)
$lhs -f @($rhs)

$rhs ="a" | Square | Wrap      
# 2. all succeed
$lhs -f $rhs
$lhs -f ($rhs)
$lhs -f $($rhs)
$lhs -f @($rhs)

$rhs ="a" | SquareAndWrap      
# 3. all succeed
$lhs -f $rhs
$lhs -f ($rhs)
$lhs -f $($rhs)
$lhs -f @($rhs)

$rhs ="a","b" | SquareAndWrap      
# 4. all succeed by coercing the inner array to the string"System.Object[]"
$lhs -f $rhs
$lhs -f ($rhs)
$lhs -f $($rhs)
$lhs -f @($rhs)

"a" | Square | % {
    # 5. all fail
    $lhs -f $_
    $lhs -f ($_)
    $lhs -f @($_)
    $lhs -f $($_)            
}

"a","b" | Square | % {
    # 6. all fail
    $lhs -f $_
    $lhs -f ($_)
    $lhs -f @($_)
    $lhs -f $($_)            
}

"a" | Square | Wrap | % {
    # 7. all fail
    $lhs -f $_
    $lhs -f ($_)
    $lhs -f @($_)
    $lhs -f $($_)            
}

"a","b" | Square | Wrap | % {
    # 8. all fail
    $lhs -f $_
    $lhs -f ($_)
    $lhs -f @($_)
    $lhs -f $($_)            
}

"a" | SquareAndWrap | % {
    # 9. only @() and $() succeed
    $lhs -f $_
    $lhs -f ($_)
    $lhs -f @($_)
    $lhs -f $($_)            
}

"a","b" | SquareAndWrap | % {
    # 10. only $() succeeds
    $lhs -f $_
    $lhs -f ($_)
    $lhs -f @($_)
    $lhs -f $($_)            
}

应用我们在上一个问题中看到的相同模式，很明显为什么像 #1 和 #5 这样的情况表现不同：管道运算符向脚本引擎发出信号以展开另一个级别，而赋值运算符没有。换句话说，位于两个 | 之间的所有内容都被视为一个分组表达式，就像它在 () 中一样。

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# all of these output 2
("a" | Square).count                       # explicitly grouped
("a" | Square | measure).count             # grouped by pipes
("a" | Square | Identity).count            # pipe + ()
("a" | Square | Identity | measure).count  # pipe + pipe

出于同样的原因，案例#7 与#5 相比没有任何改进。任何添加额外 Wrap 的尝试都将立即被额外的管道破坏。同上 #8 与 #6。有点令人沮丧，但我完全同意这一点。

剩下的问题：

  • 为什么案例#3 没有遭受与#4 相同的命运？ $rhs 应该保存嵌套数组 (,("a","a")) 但它的外层正在展开......某处......
  • #9-10 中的各种分组运算符是怎么回事？为什么他们的行为如此不规律，为什么需要他们？
  • 为什么 #10 的失败不会像 #4 那样优雅地降级？

嗯，这肯定有一个错误。 (我昨天刚刚在 PoshCode Wiki 上写了一个关于它的页面，实际上，连接上有一个错误)。

先回答，后面有更多问题：

要从具有 -f 字符串格式的数组中获得一致的行为，您需要 100% 确保它们是 PSObject。我的建议是在分配它们时这样做。它应该由 PowerShell 自动完成，但由于某种原因，直到您访问属性或其他东西(如该 wiki 页面和错误中所述)才完成。例如( <##> 是我的提示)：

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<##> $a = 1,2,3
<##>"$a"
1 2 3

<##> $OFS ="-"  # Set the Output field separator
<##>"$a"
1-2-3

<##>"{0}" -f $a
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<##> $a.Length
3

<##>"{0}" -f $a
1-2-3

# You can enforce correct behavior by casting:
<##> [PSObject]$b = 1,2,3
<##>"{0}" -f $a
1-2-3

请注意，当你这样做时，它们在传递给 -f 时不会展开，而是会正确输出——就像你将变量直接放在字符串中时那样。

为什么案例#3 没有遭受与#4 相同的命运？ $rhs 应该保存嵌套数组 (,("a","a")) 但它的外层正在展开......某处......

答案的简单版本是 #3 和 #4 都在展开。不同的是，在4中，内部的内容是一个数组(即使在外部数组展开之后)：

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$rhs ="a" | SquareAndWrap
$rhs[0].GetType()  # String

$rhs ="a","b" | SquareAndWrap
$rhs[0].GetType()  # Object[]

#9-10 中的各种分组运算符是怎么回事？为什么他们的行为如此不规律，为什么需要他们？

正如我之前所说，数组应该算作格式的单个参数，并且应该使用 PowerShell 的字符串格式规则(即：用 $OFS 分隔)输出，就像将 $_ 放入字符串中一样直接...因此，当 PowerShell 行为正确时，如果 $lhs 包含两个占位符， $lhs -f $rhs 将失败。

当然，我们已经观察到其中有一个错误。

我没有看到任何异常，但是：就我所见，@() 和 $() 对于 9 和 10 的工作方式相同(实际上，主要区别是由 ForEach 展开的方式引起的顶级数组：

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> $rhs ="a","b" | SquareAndWrap
> $rhs | % { $lhs -f @($_);" hi" }
a a
 hi
b b
 hi

> $rhs | % { $lhs -f $($_);" hi" }
a a
 hi
b b
 hi    

# Is the same as:
> [String]::Format("{0} {1}", $rhs[0] );" hi"
a a
 hi

> [String]::Format("{0} {1}", $rhs[1] );" hi"
b b
 hi

所以你看到的错误是@() 或 $() 将导致数组作为 [object[]] 传递给字符串格式调用，而不是作为具有特殊 to-string 值的 PSObject。

为什么 #10 的失败不会像 #4 那样优雅地降级？

这基本上是相同的错误，但表现形式不同。数组不应该在 PowerShell 中以"System.Object[]"的形式出现，除非您手动调用它们的原生 .ToString() 方法，或者直接将它们传递给 String.Format() ......他们在 #4 中这样做的原因是那个错误：在将它们传递给 String.Format 调用之前，PowerShell 未能将它们扩展为 PSOjbect。

如果您在传入数组的属性之前访问它，或者将它转换为 PSObject，就像我的原始示例中一样，您可以看到这一点。从技术上讲，#10 中的错误是正确的输出：您只将一个东西(一个数组)传递给 string.format，而它需要两个东西。如果您将 $lhs 更改为"{0}"，您会看到使用 $OFS

格式化的数组

我想知道，考虑到我的第一个例子，你喜欢哪种行为，你认为哪种行为是正确的？我认为 $OFS 分隔的输出是正确的，而不是像 @(wrap) 它那样展开数组，或者将其转换为 [object[]] (顺便提一下，如果将它转换为 [int[ ]] 是一种不同的错误行为)：

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>"{0}" -f [object[]]$a
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>"{0}, {1}" -f [object[]]$a  # just to be clear...
1,2

> "{0}, {1}" -f [object[]]$a,"two"  # to demonstrate inconsistency
System.Object[],two

>"{0}" -f [int[]]$a
System.Int32[]

我确信很多脚本是在不知不觉中利用这个错误编写的，但我仍然很清楚，在只是为了清楚的例子中发生的展开不是正确的行为，而是因为, 在对 .Net String.Format("{0}", a ) ... $a 的调用(在 PowerShell 的核心内部)是一个 object[]，这是 String.Format 所期望的，因为它是 Params 参数...

我认为必须解决这个问题。如果想要保持展开数组的"功能"，应该使用@splatting 操作符来完成，对吧？

  • 很棒的总结-即使我不同意您的意见，也标记为答案。我认为 "{0} {1}" -f "a", "b" 应该相当于 $arr="a","b"; "{0} {1}" -f $arr.也就是说，-f 运算符的 RHS 应该是 [params object[]]，以混合 C# 和 PS 术语。我不明白为什么应该使用 OFS 将 $arr 转换为字符串，除非您在运算符的 RHS 上明确引用它。
  • 嗯，它应该被转换为字符串的主要原因是字符串格式化应该做的事情。也就是说，如果您不使用 { "{0:X}" -f 42 } 之类的格式化代码，那么字符串格式化的行为应该类似于将事物转换为字符串。这就是 .Net\\ 的字符串格式化的工作方式。更改 PowerShell 的规则令人困惑。当然，他们已经用 $OFS 对其进行了更改……但是再次更改它意味着数组将至少以三种不同的方式输出，而您永远不会知道哪种方式。例如，如果我这样做：{ "{0}{1}" -f $arr,"hello" } 会发生什么？
  • 老实说，我的一部分同意你的观点，因为这样做很方便！但我希望它只明确发生，所以我可以同时做这两个： { $a = 1,"+",2;"{0} = {1}" -f $a,"three";"{2}-{0}={3}" -f @a,"one" } 并让它们出现： "1 2 = three" 和 "2-1=one" ...现在你可以做到这一点，但前提是你像狐狸一样疯狂：{ $a = 1,"+",2;"{0} = {1}" -f [PSObject]$a,"three";"{2}-{0}={3}" -f [object[]]($a+"one") } 并且那是不可知的。
  • 实际上，这也有效： [PSObject]$a = 1,"+",2;"{0} = {1}" -f $a,"three";"{2}-{0}={3}" -f @($a+"one") 但它只是稍微不那么神秘......
  • 只要您可以轻松切换模式(例如添加 splat 运算符)，我都愿意。只要他们给我们一些一致性和真实的文档！ :)
  • 第二个链接已损坏(连接已关闭，URL 重定向到通用页面)。

Square 和 Wrap 都不会执行您在 # 的 5 和 7 中尝试的操作。无论您是像在 Square 中那样将数组放在分组表达式 () 中，还是像在 Square 中那样使用逗号运算符总结一下，当您在管道中使用这些函数时，它们的输出将展开，因为它一次一个地馈送到下一个管道阶段。类似地，在 6 和 8 中，管道中的多个对象并不重要，Square 和 Wrap 都会一次将它们送出到您的 foreach 阶段。

案例 9 和 10 似乎表明 PowerShell 中存在错误。拿这个修改后的片段试试看：

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"a" | SquareAndWrap | % {    
    # 9. only @() and $() succeed  
    $_.GetType().FullName
    $_.Length
    $lhs -f [object[]]$_
    $lhs -f [object[]]($_)    
    $lhs -f @($_)  
    $lhs -f $($_)            
}

它有效。它还表明，foreach 已经接收到一个大小为 2 的 object[]，因此 $_ 应该可以在不强制转换为 [object[]] 或package在子表达式或数组子表达式中的情况下工作。我们已经看到一些与 psobjects 相关的 V2 错误没有正确展开，这似乎是另一个例子。如果您手动解开 psobject 它可以工作，例如$_.psobject.baseobject.

我"认为"你在 Wrap 中的目标是：

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function Wrap2 { Begin {$coll = @();} Process {$coll += $_} End {,$coll} }

这将累积所有管道输入，然后将其作为单个数组输出。这适用于案例 8，但您仍然需要在 -f 运算符的前两次使用中强制转换为 [object[]]。

顺便说一句，Square 和 Wrap 中的括号以及 SquareAndWrap 中的外部括号都是不必要的。

  • 凉爽的。我将提交一个 Connect 错误。

运算符PowerShellspanclassbrarraysexpressionoperator-precedencepowershell

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