[C#] C# 知識回顧 - 表達式樹 Expression Trees

C# 知識回顧 - 表達式樹 Expression Trees

 

目錄

• 簡介
• Lambda 表達式創建表達式樹
• API 創建表達式樹
• 解析表達式樹
• 表達式樹的永久性
• 編譯表達式樹
• 執行表達式樹
• 修改表達式樹
• 調試

 

簡介

　　表達式樹以樹形數據結構表示代碼，其中每一個節點都是一種表達式，比如方法調用和 x < y 這樣的二元運算等。

　　你可以對表達式樹中的代碼進行編輯和運算。這樣能夠動態修改可執行代碼、在不同數據庫中執行 LINQ 查詢以及創建動態查詢。 

　　表達式樹還能用於動態語言運行時 (DLR) 以提供動態語言和 .NET Framework 之間的互操作性。 

 

一、Lambda 表達式創建表達式樹

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

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

　　下列代碼示例使用關鍵字 Expression創建表示 lambda 表達式：

            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 創建表達式樹

　　通過 API 創建表達式樹需要使用 Expression 類

　　下列代碼示例展示如何通過 API 創建表示 lambda 表達式：num => num == 0

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

　　代碼使用 Expression 類的靜態方法進行創建。

 

三、解析表達式樹 

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

            Expression<Func<int, bool>> funcExpression = num => num == 0;

            //開始解析
            ParameterExpression pExpression = funcExpression.Parameters[0]; //lambda 表達式參數
            BinaryExpression body = (BinaryExpression)funcExpression.Body;  //lambda 表達式主體：num == 0

            Console.WriteLine($"解析：{pExpression.Name} => {body.Left} {body.NodeType} {body.Right}");

 

 

 

四、表達式樹永久性

　　表達式樹應具有永久性（類似字符串）。這意味着如果你想修改某個表達式樹，則必須復制該表達式樹然后替換其中的節點來創建一個新的表達式樹。  你可以使用表達式樹訪問者遍歷現有表達式樹。第七節介紹了如何修改表達式樹。

 

五、編譯表達式樹

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

            //創建表達式樹
            Expression<Func<string, int>> funcExpression = msg => msg.Length;
            //表達式樹編譯成委托
            var lambda = funcExpression.Compile();
            //調用委托
            Console.WriteLine(lambda("Hello, World!"));

            //語法簡化
            Console.WriteLine(funcExpression.Compile()("Hello, World!"));

 

 

 

 

六、執行表達式樹

　　執行表達式樹可能會返回一個值，也可能僅執行一個操作（例如調用方法）。

　　只能執行表示 lambda 表達式的表達式樹。表示 lambda 表達式的表達式樹屬於  LambdaExpression 或  Expression<TDelegate> 類型。若要執行這些表達式樹，需要調用  Compile 方法來創建一個可執行委托，然后調用該委托。

            const int n = 1;
            const int m = 2;

            //待執行的表達式樹
            BinaryExpression bExpression = Expression.Add(Expression.Constant(n), Expression.Constant(m));
            //創建 lambda 表達式
            Expression<Func<int>> funcExpression = Expression.Lambda<Func<int>>(bExpression);
            //編譯 lambda 表達式
            Func<int> func = funcExpression.Compile();

            //執行 lambda 表達式
            Console.WriteLine($"{n} + {m} = {func()}");

 

七、修改表達式樹 

 　　該類繼承 ExpressionVisitor 類，通過 Visit 方法間接調用 VisitBinary 方法將 != 替換成 ==。基類方法構造類似於傳入的表達式樹的節點，但這些節點將其子目錄樹替換為訪問器遞歸生成的表達式樹。  

    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) //重新弄個表達式：用 != 代替 ==
                    : base.VisitBinary(node);
            }
        }
    }

 

 

 

八、調試

　　8.1 參數表達式

            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);

圖8-5

圖8-6

 　　觀察 DebugView ，如果 lambda 表達式沒有名稱，則會為其分配一個自動生成的名稱。

 

 

 

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【原文鏈接】http://www.cnblogs.com/liqingwen/p/5868688.html 

【參考】微軟官方文檔