說說表達式樹 - Expression Trees

序

　　簡單說下表達式樹。

目錄

• 簡介
• 根據 Lambda 表達式創建表達式樹
• 通過 API 創建表達式樹
• 解析表達式樹
• 表達式樹永久性
• 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。

　　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，同時保證編譯器編寫員能夠發射表達式樹而非 Microsoft 中間語言 (MSIL)。 

一、根據 Lambda 表達式創建表達式樹

　　若 lambda 表達式被分配給 Expression<TDelegate> 類型的變數，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：

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

二、通過 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

1             //通過 Expression 類創建表達式樹
2             //  lambda：num => num == 0
3             ParameterExpression pExpression = Expression.Parameter(typeof(int));    //參數：num
4             ConstantExpression cExpression = Expression.Constant(0);    //常量：0
5             BinaryExpression bExpression = Expression.MakeBinary(ExpressionType.Equal, pExpression, cExpression);   //二元表達式：num == 0
6             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。

1             Expression<Func<int, bool>> funcExpression = num => num == 0;
2 
3             //開始解析
4             ParameterExpression pExpression = funcExpression.Parameters[0]; //lambda 表達式參數
5             BinaryExpression body = (BinaryExpression)funcExpression.Body;  //lambda 表達式主體：num == 0
6 
7             Console.WriteLine($"解析：{pExpression.Name} => {body.Left} {body.NodeType} {body.Right}");

四、表達式樹永久性

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。

　　示例

1             //創建表達式樹
2             Expression<Func<string, int>> funcExpression = msg => msg.Length;
3             //表達式樹編譯成委托
4             var lambda = funcExpression.Compile();
5             //調用委托
6             Console.WriteLine(lambda("Hello, World!"));
7 
8             //語法簡化
9             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）。

 1             const int n = 1;
 2             const int m = 2;
 3 
 4             //待執行的表達式樹
 5             BinaryExpression bExpression = Expression.Add(Expression.Constant(n), Expression.Constant(m));
 6             //創建 lambda 表達式
 7             Expression<Func<int>> funcExpression = Expression.Lambda<Func<int>>(bExpression);
 8             //編譯 lambda 表達式
 9             Func<int> func = funcExpression.Compile();
10 
11             //執行 lambda 表達式
12             Console.WriteLine($"{n} + {m} = {func()}");

七、修改表達式樹 

 　　該類繼承 ExpressionVisitor 類，並且專用於修改表示條件 AND 運算的表達式。它將這些運算從條件 AND 更改為條件 OR。為此，該類將重寫基類型的 VisitBinary 方法，這是因為條件 AND 表達式表示為二元表達式。在 VisitBinary 方法中，如果傳遞到該方法的表達式表示條件AND 運算，代碼將構造一個包含條件 OR 運算符（而不是條件 AND 運算符）的新表達式。如果傳遞到 VisitBinary 的表達式不表示條件 AND運算，則該方法交由基類實現來處理。  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。  

 1     internal class Program
 2     {
 3         private static void Main(string[] args)
 4         {
 5             Expression<Func<int, bool>> funcExpression = num => num == 0;
 6             Console.WriteLine($"Source: {funcExpression}");
 7 
 8             var visitor = new NotEqualExpressionVisitor();
 9             var expression = visitor.Visit(funcExpression);
10 
11             Console.WriteLine($"Modify: {expression}");
12 
13             Console.Read();
14         }
15 
16         /// <summary>
17         /// 不等表達式樹訪問器
18         /// </summary>
19         public class NotEqualExpressionVisitor : ExpressionVisitor
20         {
21             public Expression Visit(BinaryExpression node)
22             {
23                 return VisitBinary(node);
24             }
25 
26             protected override Expression VisitBinary(BinaryExpression node)
27             {
28                 return node.NodeType == ExpressionType.Equal
29                     ? Expression.MakeBinary(ExpressionType.NotEqual, node.Left, node.Right) //重新弄個表達式：用 != 代替 ==
30                     : base.VisitBinary(node);
31             }
32         }
33     }

八、調試

　　8.1 參數表達式

1             ParameterExpression pExpression1 = Expression.Parameter(typeof(string));
2             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。

1             const int num1 = 250;
2             const float num2 = 250;
3 
4             ConstantExpression cExpression1 = Expression.Constant(num1);
5             ConstantExpression cExpression2 = Expression.Constant(num2);

圖8-3

圖8-4

1             Expression lambda1 = Expression.Lambda<Func<int>>(Expression.Constant(250));
2             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。

小結

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

預覽版，更新於09/16