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C#表達(dá)式樹Expression基礎(chǔ)講解

更新時間：2021年12月25日 11:30:29 作者：阿波Plus

這篇文章介紹了C#表達(dá)式樹Expression和基本用法，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

什么是表達(dá)式樹

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 這樣的二元運算等?？梢詫Ρ磉_(dá)式樹中的代碼進(jìn)行編輯和運算。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)語言運行時 (DLR) 以提供動態(tài)語言和 .NET 之間的互操作性，同時保證編譯器編寫員能夠發(fā)射表達(dá)式樹而非 Microsoft 中間語言 (MSIL)。這段話是來自官網(wǎng)( [表達(dá)式樹 (C#) | Microsoft Docs](表達(dá)式樹 (C#) | Microsoft Docs) )的定義。

在 C# 中，我們可以通過 Expression 的方式來手動創(chuàng)建表達(dá)式樹，比如：

[HttpGet]
public IActionResult Expression()
{
    // 查詢 年齡Age 大于 18 的元素
    Expression<Func<User,bool>> expression1 = x => x.Age > 18; 
    return Ok();
}

那么，x.Age > 18 這一表達(dá)式，它的樹狀結(jié)構(gòu)是這樣的：

通過 Visual Studio 自帶的查看變量或添加監(jiān)視的方式，我們可以發(fā)現(xiàn)其中樹的根節(jié)點（NodeType）是 GreaterThan，左節(jié)點（Left）是 x.Age，右節(jié)點（Right）是 18。所以由此就可以大概畫出樹狀結(jié)構(gòu)。

最后，通過這種樹狀結(jié)構(gòu)，C# 就可以幫我們將表達(dá)式編譯成具體的 SQL 執(zhí)行語句。

如果想更清晰的查看表達(dá)式樹的結(jié)構(gòu)，可以 nuget 一個包( ExpressionTreeToString )，將表達(dá)式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成字符串

PM> Install-Package ZSpitz.Util -Version 0.1.116

Expression<Func<User, bool>> expression = u => u.Age >= 18;
var treeStr = expression.ToString("Object notation", "C#");

// 輸出為下面字符串
var u = new ParameterExpression {
    Type = typeof(User),
    IsByRef = false,
    Name = "u"
};

new Expression<Func<User, bool>> {
    NodeType = ExpressionType.Lambda,
    Type = typeof(Func<User, bool>),
    Parameters = new ReadOnlyCollection<ParameterExpression> {
        u
    },
    Body = new BinaryExpression {
        NodeType = ExpressionType.GreaterThanOrEqual,
        Type = typeof(bool),
        Left = new MemberExpression {
            Type = typeof(int),
            Expression = u,
            Member = typeof(User).GetProperty("Age")
        },
        Right = new ConstantExpression {
            Type = typeof(int),
            Value = 18
        }
    },
    ReturnType = typeof(bool)
}

Expression 和 Func 的區(qū)別

Expression 存儲了運算邏輯，可以將其保存成抽象語法樹（AST），可以在運行時動態(tài)獲取運算邏輯。
Func 只是存儲了結(jié)果，無法保存成語法樹，也無法動態(tài)獲取運算邏輯。

所以，在 EFCore 中，使用表達(dá)式對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢中，我們應(yīng)該選擇 Expression 而不是 Func，因為使用了 Func ，實際上并無法將 Func 中的表達(dá)式轉(zhuǎn)換成 SQL，而是在將所有數(shù)據(jù)加載到內(nèi)存后，在內(nèi)存中在過濾 Func 中的條件。

簡單來說就是，此時要篩選 User 表中年齡大于18的數(shù)據(jù)，可以有這兩種寫法

// 這種寫法,實際生成的 SQL 語句, 大概是這樣的 SELECT * FROM User as T WHERE T.age > 18
Expression<Func<User,bool>> expression1 = x => x.Age > 18;
dbContext.User.Where(expression1).toList();

// 而這種, 生成的語句是這樣的 SELECT * FROM User, 然后將 User 表中所有數(shù)據(jù)加載到內(nèi)存中后, 在進(jìn)行 age > 18 的過濾
Func<User, bool> func1 = x => x.Age > 18;
dbContext.User.Where(func1).toList();

通過代碼創(chuàng)建表達(dá)式樹

ParameterExpression
BinaryExpression
MethodCallExpression
ConstantExpression

這些類幾乎都沒有提供構(gòu)造方法，而且所有的屬性都幾乎只是只讀。因此我們一般不會直接創(chuàng)建這些類的實例，而是調(diào)用 Expression 類的 Parameter、MakeBinary、Call、Constant等靜態(tài)方法來生成，這些靜態(tài)方法我們一般稱作創(chuàng)建表達(dá)式樹的工廠方法，而屬性則通過方法參數(shù)類設(shè)置。

動態(tài)將表達(dá)式：u => u.Age >= 18; 通過代碼構(gòu)建出來

一般構(gòu)建步驟：

先創(chuàng)建 ParameterExpression
接著由里到外逐步構(gòu)建
- 先左節(jié)點（Left）
- 后右節(jié)點（Right）
- 接著Body節(jié)點
將其拼接成 Expression

public IActionResult GetUserByManualExpression()
{
    ParameterExpression parameterExpression = Expression.Parameter(type:typeof(User), name: "u");
    ConstantExpression right = Expression.Constant(18);
    MemberExpression left = Expression.MakeMemberAccess(parameterExpression, member: typeof(User).GetProperty("Age"));
    BinaryExpression body = Expression.GreaterThanOrEqual(left, right);

    Expression<Func<User, bool>> expression = Expression.Lambda<Func<User, bool>>(body, parameters: parameterExpression);

    var data = _userService.GetUsers(expression);

    return Ok(new
    {
        code = 200,
        msg = "OK",
        data
    });
}

到此這篇關(guān)于C#表達(dá)式樹Expression基礎(chǔ)講解的文章就介紹到這了。希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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