什么是表達(dá)式樹(shù)

表達(dá)式樹(shù)以樹(shù)形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示代碼，其中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)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?？梢詫?duì)表達(dá)式樹(shù)中的代碼進(jìn)行編輯和運(yùn)算。 這樣能夠動(dòng)態(tài)修改可執(zhí)行代碼、在不同數(shù)據(jù)庫(kù)中執(zhí)行 LINQ 查詢(xún)以及創(chuàng)建動(dòng)態(tài)查詢(xún)。 表達(dá)式樹(shù)還能用于動(dòng)態(tài)語(yǔ)言運(yùn)行時(shí) (DLR) 以提供動(dòng)態(tài)語(yǔ)言和 .NET 之間的互操作性，同時(shí)保證編譯器編寫(xiě)員能夠發(fā)射表達(dá)式樹(shù)而非 Microsoft 中間語(yǔ)言 (MSIL)。 這段話是來(lái)自官網(wǎng)( [表達(dá)式樹(shù) (C#) | Microsoft Docs](表達(dá)式樹(shù) (C#) | Microsoft Docs) )的定義。

在 C# 中，我們可以通過(guò) Expression 的方式來(lái)手動(dòng)創(chuàng)建表達(dá)式樹(shù)，比如：

[HttpGet]
public IActionResult Expression()
{
    // 查詢(xún) 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(shù)狀結(jié)構(gòu)是這樣的：

通過(guò) 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(shù)的根節(jié)點(diǎn)（NodeType）是 GreaterThan，左節(jié)點(diǎn)（Left）是 x.Age，右節(jié)點(diǎn)（Right）是 18。所以由此就可以大概畫(huà)出樹(shù)狀結(jié)構(gòu)。

最后，通過(guò)這種樹(shù)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(yǔ)句。

如果想更清晰的查看表達(dá)式樹(shù)的結(jié)構(gòu)，可以 nuget 一個(gè)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(chǔ)了運(yùn)算邏輯，可以將其保存成抽象語(yǔ)法樹(shù)（AST），可以在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)獲取運(yùn)算邏輯。
• Func 只是存儲(chǔ)了結(jié)果，無(wú)法保存成語(yǔ)法樹(shù)，也無(wú)法動(dòng)態(tài)獲取運(yùn)算邏輯。

所以，在 EFCore 中，使用表達(dá)式對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)中，我們應(yīng)該選擇 Expression 而不是 Func，因?yàn)槭褂昧?Func ，實(shí)際上并無(wú)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(guò)濾 Func 中的條件。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是，此時(shí)要篩選 User 表中年齡大于18的數(shù)據(jù)，可以有這兩種寫(xiě)法

// 這種寫(xiě)法,實(shí)際生成的 SQL 語(yǔ)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(yǔ)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(guò)濾
Func<User, bool> func1 = x => x.Age > 18;
dbContext.User.Where(func1).toList();

通過(guò)代碼創(chuàng)建表達(dá)式樹(shù)

• ParameterExpression
• BinaryExpression
• MethodCallExpression
• ConstantExpression

這些類(lèi)幾乎都沒(méi)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(huì)直接創(chuàng)建這些類(lèi)的實(shí)例，而是調(diào)用 Expression 類(lèi)的 Parameter、MakeBinary、Call、Constant等靜態(tài)方法來(lái)生成，這些靜態(tài)方法我們一般稱(chēng)作創(chuàng)建表達(dá)式樹(shù)的工廠方法，而屬性則通過(guò)方法參數(shù)類(lèi)設(shè)置。

動(dòng)態(tài)將表達(dá)式：u => u.Age >= 18; 通過(guò)代碼構(gòu)建出來(lái)

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(diǎn)（Left）
  • 后右節(jié)點(diǎn)（Right）
  • 接著B(niǎo)ody節(jié)點(diǎn)
• 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(shù)Expression基礎(chǔ)講解的文章就介紹到這了。希望對(duì)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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