快捷導(dǎo)航

C# 表達(dá)式樹Expression Trees的知識梳理

更新時間：2017年01月04日 11:40:41 作者：反骨仔（二五仔）

本篇文章主要介紹了表達(dá)式樹 Expression Trees的基礎(chǔ)知識：Lambda 表達(dá)式創(chuàng)建表達(dá)式樹；API 創(chuàng)建表達(dá)式樹；編譯表達(dá)式樹；執(zhí)行表達(dá)式樹；修改表達(dá)式樹等等，具有一定的參考價值，下面跟著小編一起來看下吧

簡介
Lambda 表達(dá)式創(chuàng)建表達(dá)式樹
API 創(chuàng)建表達(dá)式樹
解析表達(dá)式樹
表達(dá)式樹的永久性
編譯表達(dá)式樹
執(zhí)行表達(dá)式樹
修改表達(dá)式樹
調(diào)試

簡介

表達(dá)式樹以樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示代碼，其中每一個節(jié)點都是一種表達(dá)式，比如方法調(diào)用和 x < y 這樣的二元運(yùn)算等。

你可以對表達(dá)式樹中的代碼進(jìn)行編輯和運(yùn)算。這樣能夠動態(tài)修改可執(zhí)行代碼、在不同數(shù)據(jù)庫中執(zhí)行 LINQ 查詢以及創(chuàng)建動態(tài)查詢。

表達(dá)式樹還能用于動態(tài)語言運(yùn)行時 (DLR) 以提供動態(tài)語言和 .NET Framework 之間的互操作性。

一、Lambda 表達(dá)式創(chuàng)建表達(dá)式樹

若 lambda 表達(dá)式被分配給 Expression<TDelegate> 類型的變量，則編譯器可以發(fā)射代碼以創(chuàng)建表示該 lambda 表達(dá)式的表達(dá)式樹。

C# 編譯器只能從表達(dá)式 lambda （或單行 lambda）生成表達(dá)式樹。

下列代碼示例使用關(guān)鍵字 Expression創(chuàng)建表示 lambda 表達(dá)式：

 Expression<Action<int>> actionExpression = n => Console.WriteLine(n);
 Expression<Func<int, bool>> funcExpression1 = (n) => n < 0;
 Expression<Func<int, int, bool>> funcExpression2 = (n, m) => n - m == 0;

二、API 創(chuàng)建表達(dá)式樹

通過 API 創(chuàng)建表達(dá)式樹需要使用Expression 類

下列代碼示例展示如何通過 API 創(chuàng)建表示 lambda 表達(dá)式：num => num == 0

//通過 Expression 類創(chuàng)建表達(dá)式樹
 // lambda：num => num == 0
 ParameterExpression pExpression = Expression.Parameter(typeof(int)); //參數(shù)：num
 ConstantExpression cExpression = Expression.Constant(0); //常量：0
 BinaryExpression bExpression = Expression.MakeBinary(ExpressionType.Equal, pExpression, cExpression); //表達(dá)式：num == 0
 Expression<Func<int, bool>> lambda = Expression.Lambda<Func<int, bool>>(bExpression, pExpression); //lambda 表達(dá)式：num => num == 0

代碼使用Expression 類的靜態(tài)方法進(jìn)行創(chuàng)建。

三、解析表達(dá)式樹

下列代碼示例展示如何分解表示 lambda 表達(dá)式 num => num == 0 的表達(dá)式樹。

Expression<Func<int, bool>> funcExpression = num => num == 0;
 //開始解析
 ParameterExpression pExpression = funcExpression.Parameters[0]; //lambda 表達(dá)式參數(shù)
 BinaryExpression body = (BinaryExpression)funcExpression.Body; //lambda 表達(dá)式主體：num == 0
 Console.WriteLine($"解析：{pExpression.Name} => {body.Left} {body.NodeType} {body.Right}");

四、表達(dá)式樹永久性

表達(dá)式樹應(yīng)具有永久性（類似字符串）。這意味著如果你想修改某個表達(dá)式樹，則必須復(fù)制該表達(dá)式樹然后替換其中的節(jié)點來創(chuàng)建一個新的表達(dá)式樹。你可以使用表達(dá)式樹訪問者遍歷現(xiàn)有表達(dá)式樹。第七節(jié)介紹了如何修改表達(dá)式樹。

五、編譯表達(dá)式樹

Expression<TDelegate> 類型提供了 Compile 方法以將表達(dá)式樹表示的代碼編譯成可執(zhí)行委托。

//創(chuàng)建表達(dá)式樹
 Expression<Func<string, int>> funcExpression = msg => msg.Length;
 //表達(dá)式樹編譯成委托
 var lambda = funcExpression.Compile();
 //調(diào)用委托
 Console.WriteLine(lambda("Hello, World!"));
 //語法簡化
 Console.WriteLine(funcExpression.Compile()("Hello, World!"));

六、執(zhí)行表達(dá)式樹

執(zhí)行表達(dá)式樹可能會返回一個值，也可能僅執(zhí)行一個操作（例如調(diào)用方法）。

只能執(zhí)行表示 lambda 表達(dá)式的表達(dá)式樹。表示 lambda 表達(dá)式的表達(dá)式樹屬于 LambdaExpression 或 Expression<TDelegate> 類型。若要執(zhí)行這些表達(dá)式樹，需要調(diào)用 Compile 方法來創(chuàng)建一個可執(zhí)行委托，然后調(diào)用該委托。

const int n = 1;
 const int m = 2;
 //待執(zhí)行的表達(dá)式樹
 BinaryExpression bExpression = Expression.Add(Expression.Constant(n), Expression.Constant(m));
 //創(chuàng)建 lambda 表達(dá)式
 Expression<Func<int>> funcExpression = Expression.Lambda<Func<int>>(bExpression);
 //編譯 lambda 表達(dá)式
 Func<int> func = funcExpression.Compile();
 //執(zhí)行 lambda 表達(dá)式
 Console.WriteLine($"{n} + {m} = {func()}");

七、修改表達(dá)式樹

該類繼承 ExpressionVisitor 類，通過 Visit 方法間接調(diào)用 VisitBinary 方法將 != 替換成 ==?；惙椒?gòu)造類似于傳入的表達(dá)式樹的節(jié)點，但這些節(jié)點將其子目錄樹替換為訪問器遞歸生成的表達(dá)式樹。

internal class Program
 {
 private static void Main(string[] args)
 {
 Expression<Func<int, bool>> funcExpression = num => num == 0;
 Console.WriteLine($"Source: {funcExpression}");
 var visitor = new NotEqualExpressionVisitor();
 var expression = visitor.Visit(funcExpression);
 Console.WriteLine($"Modify: {expression}");
 Console.Read();
 }
 /// <summary>
 /// 不等表達(dá)式樹訪問器
 /// </summary>
 public class NotEqualExpressionVisitor : ExpressionVisitor
 {
 public Expression Visit(BinaryExpression node)
 {
 return VisitBinary(node);
 }
 protected override Expression VisitBinary(BinaryExpression node)
 {
 return node.NodeType == ExpressionType.Equal
  ? Expression.MakeBinary(ExpressionType.NotEqual, node.Left, node.Right) //重新弄個表達(dá)式：用 != 代替 ==
  : base.VisitBinary(node);
 }
 }
 }

八、調(diào)試

8.1 參數(shù)表達(dá)式

 ParameterExpression pExpression1 = Expression.Parameter(typeof(string));
 ParameterExpression pExpression2 = Expression.Parameter(typeof(string), "msg");

圖8-1

圖8-2

從 DebugView 可知，如果參數(shù)沒有名稱，則會為其分配一個自動生成的名稱。

 const int num1 = 250;
 const float num2 = 250;
 ConstantExpression cExpression1 = Expression.Constant(num1);
 ConstantExpression cExpression2 = Expression.Constant(num2);

圖8-3

圖8-4

從 DebugView 可知，float 比 int 多了個后綴 F。

 Expression lambda1 = Expression.Lambda<Func<int>>(Expression.Constant(250));
 Expression lambda2 = Expression.Lambda<Func<int>>(Expression.Constant(250), "CustomName", null);