表達式樹練習實踐：C# 迴圈與迴圈控制

来源:https://www.cnblogs.com/whuanle/archive/2019/09/20/11559795.html
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表達式樹練習實踐：C 迴圈 [TOC] C 提供了以下幾種迴圈類型。 | 迴圈類型 | 描述 | | : | : | | while 迴圈 | 當給定條件為真時，重覆語句或語句組。它會在執行迴圈主體之前測試條件。 | | for/foreach 迴圈 | 多次執行一個語句序列，簡化管理迴圈變數的代碼 ...


目錄

表達式樹練習實踐：C# 迴圈

C# 提供了以下幾種迴圈類型。

迴圈類型 描述
while 迴圈 當給定條件為真時，重覆語句或語句組。它會在執行迴圈主體之前測試條件。
for/foreach 迴圈 多次執行一個語句序列，簡化管理迴圈變數的代碼。
do...while 迴圈 除了它是在迴圈主體結尾測試條件外，其他與 while 語句類似。
嵌套迴圈 您可以在 while、for 或 do..while 迴圈內使用一個或多個迴圈。

當然，還有以下用於控制迴圈的語句

控制語句 描述
break 語句 終止 loop 或 switch 語句，程式流將繼續執行緊接著 loop 或 switch 的下一條語句。
continue 語句 引起迴圈跳過主體的剩餘部分，立即重新開始測試條件。

LabelTarget

LabelTarget 是用於創建迴圈標記的。

無論是 for 還是 while ，平時編寫迴圈時，都需要有跳出迴圈的判斷，有時需要某個參數自增自減並且作為判斷依據。

C# 表達式樹裡面是沒有專門表示 for /while 的，裡面只有一個 Loop。看一下Loop 生成的表達式樹

.Lambda #Lambda1<System.Func`1[System.Int32]>() {
    .Block(System.Int32 $x) {
        $x = 0;
        .Loop  {
            .If ($x < 10) {
                $x++
            } .Else {
                .Break #Label1 { $x }
            }
        }
        .LabelTarget #Label1:
    }
}

要實現迴圈控制，有 break，contauine 兩種 Expression：

        public static GotoExpression Break(LabelTarget target, Type type);

        public static GotoExpression Break(LabelTarget target, Expression value);

        public static GotoExpression Break(LabelTarget target);

        public static GotoExpression Break(LabelTarget target, Expression value, Type type);
        public static GotoExpression Continue(LabelTarget target, Type type);

        public static GotoExpression Continue(LabelTarget target);

所以，要實現迴圈控制，必須要使用 LabelTarget，不然就無限迴圈了。

要理解 LabelTarget ，最好的方法是動手做。

for / while 迴圈

Expression.Loop 用於創建迴圈，包括 for 和 while，定義如下

        public static LoopExpression Loop(Expression body, LabelTarget @break, LabelTarget @continue);
        
      System.Linq.Expressions.LoopExpression.
        public static LoopExpression Loop(Expression body);
      
        public static LoopExpression Loop(Expression body, LabelTarget @break);

表達式樹裡面的迴圈，只有 Loop，無 for / while 的區別。

那麼，我們來一步步理解 Loop 迴圈和 LabelTarget；

無限迴圈

                while (true)
                {
                    Console.WriteLine("無限迴圈");
                }

那麼，對應的 Loop 重載是這種

public static LoopExpression Loop(Expression body)

使用表達式樹編寫

            BlockExpression _block = Expression.Block(
                new ParameterExpression[] { },
                Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(string) }),Expression.Constant("無限迴圈") )
            );

            LoopExpression _loop = Expression.Loop(_block);

            Expression<Action> lambda = Expression.Lambda<Action>(_loop);
            lambda.Compile()();

最簡單的迴圈

如果我想用表達式樹做到如下最簡單的迴圈，怎麼寫？

            while (true)
            {
                Console.WriteLine("我被執行一次就結束迴圈了");
                break;
            }

表達式樹編寫

            LabelTarget _break = Expression.Label();

            BlockExpression _block = Expression.Block(
               new ParameterExpression[] { },
               Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("我被執行一次就結束迴圈了")), Expression.Break(_break));
            LoopExpression _loop = Expression.Loop(_block, _break);

            Expression<Action> lambda = Expression.Lambda<Action>(_loop);
            lambda.Compile()();

            Console.ReadKey();

生成的表達式樹

.Lambda #Lambda1<System.Action>() {
    .Loop  {
        .Block() {
            .Call System.Console.WriteLine("我被執行一次就結束迴圈了");
            .Break #Label1 { }
        }
    }
    .LabelTarget #Label1:
}

首先要明確，Expression.Label() 裡面可以為空，它是一種標記，不參與傳遞參數，不參與運算。有參無參，前後保持一致即可。

但是上面的迴圈只有一次，你可以將上面的標簽改成這樣試試 LabelTarget _break = Expression.Label(typeof(int));，原因後面找。

還有， Expression.Label() 變數需要一致，否則無法跳出。

試試一下代碼

            BlockExpression _block = Expression.Block(
               new ParameterExpression[] { },
               Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("我被執行一次就結束迴圈了")), Expression.Break(Expression.Label()));
            LoopExpression _loop = Expression.Loop(_block, Expression.Label());

            Expression<Action> lambda = Expression.Lambda<Action>(_loop);
            lambda.Compile()();

            Console.ReadKey();

裡面用到了 Expression.Block()，Block() 是塊，即{}。

如果 Block() 是在最外層，那麼相當於是函數；如果是內嵌，相當於{}；

但不是真的這樣。。。表達式樹裡面不是完全按照 C# 的語法來還原操作的。

對於 Block() 的使用，多加實踐即可。

多次迴圈

寫一個迴圈十次的迴圈語句

            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                if (i < 10)
                {
                    Console.WriteLine(i);
                }
                else
                    break;
            }

或者使用 while 表示

            int i = 0;
            while (true)
            {
                if (i < 10)
                {
                    Console.WriteLine(i);
                }
                else
                    break;
                i++;
            }

使用表達式樹編寫

            LabelTarget _break = Expression.Label(typeof(int));
            ParameterExpression a = Expression.Variable(typeof(int), "a");

            BlockExpression _block = Expression.Block(new ParameterExpression[] { },
                Expression.IfThenElse
                (
                    Expression.LessThan(a, Expression.Constant(10)),
                    Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(int) }), a),
                    Expression.Break(_break, a)
                ),
                Expression.PostIncrementAssign(a)   // a++
                );


            LoopExpression _loop = Expression.Loop(_block, _break);

            Expression<Action<int>> lambda = Expression.Lambda<Action<int>>(_loop, a);
            lambda.Compile()(0);
            Console.ReadKey();

生成的表達式樹如下

.Lambda #Lambda1<System.Action`1[System.Int32]>(System.Int32 $a) {
    .Loop  {
        .Block() {
            .If ($a < 10) {
                .Call System.Console.WriteLine($a)
            } .Else {
                .Break #Label1 { $a }
            };
            $a++
        }
    }
    .LabelTarget #Label1:
}

試試將 Expression.Break(_break, a) 改成 Expression.Break(_break)。看看報什麼錯。。。

解決方法是，上面的標記也改成 LabelTarget _break = Expression.Label();。

就跟你寫代碼寫註釋一樣，裡面的東西是為了讓別人看代碼是容易理解。

有些同學糾結於 Expression.Label(有參或無參);，Expression.Break(_break, a) 與 Expression.Break(_break)，只要看看最終生成的表達式樹就清楚了。

break 和 continue 一起

C# 迴圈代碼如下

            int i = 0;
            while (true)
            {
                if (i < 10)
                {
                    if (i % 2 == 0)
                    {
                        Console.Write("i是偶數:");
                        Console.WriteLine(i);
                        i++;
                        continue;
                    }
                    Console.WriteLine("其他任務 --");
                    Console.WriteLine("其他任務 --");
                }
                else break;
                i++;
            }

使用 C# 表達式樹編寫(筆者將步驟詳細拆分了，所以代碼比較長)

            ParameterExpression a = Expression.Variable(typeof(int), "a");

            LabelTarget _break = Expression.Label();
            LabelTarget _continue = Expression.Label();

            //        if (i % 2 == 0)
            //        {
            //            Console.Write("i是偶數:");
            //            Console.WriteLine(i);
            //            i++;
            //            continue;
            //        }
            ConditionalExpression _if = Expression.IfThen(
                Expression.Equal(Expression.Modulo(a, Expression.Constant(2)), Expression.Constant(0)),
                Expression.Block(
                    new ParameterExpression[] { },
                    Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("Write", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("i是偶數:")),
                    Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(int) }), a),
                    Expression.PostIncrementAssign(a),
                    Expression.Continue(_continue)
                    )
                );

            //        if (i % 2 == 0)
            //        {
            //            Console.Write("i是偶數:");
            //            Console.WriteLine(i);
            //            i++;
            //            continue;
            //        }
            //        Console.WriteLine("其他任務 --");
            //        Console.WriteLine("其他任務 --");
            BlockExpression block1 = Expression.Block(
                new ParameterExpression[] { },
                _if,
                Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("其他任務 --")),
                Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("其他任務 --"))
                );

            //    if (i < 10)
            //    {
            //        if (i % 2 == 0)
            //        {
            //            Console.Write("i是偶數:");
            //            Console.WriteLine(i);
            //            i++;
            //            continue;
            //        }
            //        Console.WriteLine("其他任務 --");
            //        Console.WriteLine("其他任務 --");
            //    }
            //    else break;
            ConditionalExpression if_else = Expression.IfThenElse(
               Expression.LessThan(a, Expression.Constant(10)),
                block1,
                Expression.Break(_break)
                );


            //    if (i < 10)
            //    {
            //        if (i % 2 == 0)
            //        {
            //            Console.Write("i是偶數:");
            //            Console.WriteLine(i);
            //            i++;
            //            continue;
            //        }
            //        Console.WriteLine("其他任務 --");
            //        Console.WriteLine("其他任務 --");
            //    }
            //    else break;
            //    i++ ;

            BlockExpression block2 = Expression.Block(
                new ParameterExpression[] { },
                if_else,
                Expression.PostIncrementAssign(a)
                );
            // while(true)
            LoopExpression loop = Expression.Loop(block2, _break, _continue);

            Expression<Action<int>> lambda = Expression.Lambda<Action<int>>(loop, a);
            lambda.Compile()(0);
            Console.ReadKey();

生成的表達式樹如下

.Lambda #Lambda1<System.Action`1[System.Int32]>(System.Int32 $a) {
    .Loop .LabelTarget #Label1: {
        .Block() {
            .If ($a < 10) {
                .Block() {
                    .If (
                        $a % 2 == 0
                    ) {
                        .Block() {
                            .Call System.Console.Write("i是偶數:");
                            .Call System.Console.WriteLine($a);
                            $a++;
                            .Continue #Label1 { }
                        }
                    } .Else {
                        .Default(System.Void)
                    };
                    .Call System.Console.WriteLine("其他任務 --");
                    .Call System.Console.WriteLine("其他任務 --")
                }
            } .Else {
                .Break #Label2 { }
            };
            $a++
        }
    }
    .LabelTarget #Label2:
}

為了便於理解，上面的代碼拆分了很多步。

來個簡化版本

            ParameterExpression a = Expression.Variable(typeof(int), "a");

            LabelTarget _break = Expression.Label();
            LabelTarget _continue = Expression.Label();

            LoopExpression loop = Expression.Loop(
                Expression.Block(
                    new ParameterExpression[] { },
                    Expression.IfThenElse(
                        Expression.LessThan(a, Expression.Constant(10)),
                        Expression.Block(
                            new ParameterExpression[] { },
                            Expression.IfThen(
                                Expression.Equal(Expression.Modulo(a, Expression.Constant(2)), Expression.Constant(0)),
                                Expression.Block(
                                    new ParameterExpression[] { },
                                    Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("Write", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("i是偶數:")),
                                    Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(int) }), a),
                                    Expression.PostIncrementAssign(a),
                                    Expression.Continue(_continue)
                                    )
                                ),
                            Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("其他任務 --")),
                            Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("其他任務 --"))
                            ),
                        Expression.Break(_break)
                        ),
                    Expression.PostIncrementAssign(a)
                    ),
                _break,
                _continue
                );

            Expression<Action<int>> lambda = Expression.Lambda<Action<int>>(loop, a);
            lambda.Compile()(0);
            Console.ReadKey();

需要註意的是，Expression.Break Expression.Continue 有所區別。

當標簽實例化都是 Expression.Label() 時，

Expression.Break(label);
Expression.Continu(label);

區別在於 continu 只能用 Expression.Label()。

Break 可以這樣

LabelTarget label = Expression.Label ( typeof ( int ) );
ParameterExpression a = Expression.Variable(typeof(int), "a");

Expression.Break ( label , a )

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