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C# 表達(dá)式樹Expression Trees的知識(shí)梳理

來源:本站原創(chuàng)|時(shí)間:2020-01-10|欄目:C#教程|點(diǎn)擊:

目錄

  • 簡介
  • Lambda 表達(dá)式創(chuàng)建表達(dá)式樹
  • API 創(chuàng)建表達(dá)式樹
  • 解析表達(dá)式樹
  • 表達(dá)式樹的永久性
  • 編譯表達(dá)式樹
  • 執(zhí)行表達(dá)式樹
  • 修改表達(dá)式樹
  • 調(diào)試

簡介

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(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。

你可以對表達(dá)式樹中的代碼進(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)庫中執(zhí)行 LINQ 查詢以及創(chuàng)建動(dòng)態(tài)查詢。

表達(dá)式樹還能用于動(dòng)態(tài)語言運(yùn)行時(shí) (DLR) 以提供動(dòng)態(tài)語言和 .NET Framework 之間的互操作性。

一、Lambda 表達(dá)式創(chuàng)建表達(dá)式樹

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

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

下列代碼示例使用關(guān)鍵字 Expression創(chuàng)建表示 lambda 表達(dá)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(chuàng)建表達(dá)式樹

通過 API 創(chuàng)建表達(dá)式樹需要使用Expression 類

下列代碼示例展示如何通過 API 創(chuàng)建表示 lambda 表達(dá)式:num => num == 0

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

代碼使用Expression 類的靜態(tài)方法進(jìn)行創(chuàng)建。

三、解析表達(dá)式樹

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

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

四、表達(dá)式樹永久性

表達(dá)式樹應(yīng)具有永久性(類似字符串)。這意味著如果你想修改某個(gè)表達(dá)式樹,則必須復(fù)制該表達(dá)式樹然后替換其中的節(jié)點(diǎn)來創(chuàng)建一個(gè)新的表達(dá)式樹。  你可以使用表達(dá)式樹訪問者遍歷現(xiàn)有表達(dá)式樹。第七節(jié)介紹了如何修改表達(dá)式樹。

五、編譯表達(dá)式樹

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

//創(chuàng)建表達(dá)式樹
 Expression<Func<string, int>> funcExpression = msg => msg.Length;
 //表達(dá)式樹編譯成委托
 var lambda = funcExpression.Compile();
 //調(diào)用委托
 Console.WriteLine(lambda("Hello, World!"));
 //語法簡化
 Console.WriteLine(funcExpression.Compile()("Hello, World!"));

六、執(zhí)行表達(dá)式樹

執(zhí)行表達(dá)式樹可能會(huì)返回一個(gè)值,也可能僅執(zhí)行一個(gè)操作(例如調(diào)用方法)。

只能執(zhí)行表示 lambda 表達(dá)式的表達(dá)式樹。表示 lambda 表達(dá)式的表達(dá)式樹屬于 LambdaExpression 或 Expression<TDelegate> 類型。若要執(zhí)行這些表達(dá)式樹,需要調(diào)用 Compile 方法來創(chuàng)建一個(gè)可執(zhí)行委托,然后調(diào)用該委托。

const int n = 1;
 const int m = 2;
 //待執(zhí)行的表達(dá)式樹
 BinaryExpression bExpression = Expression.Add(Expression.Constant(n), Expression.Constant(m));
 //創(chuàng)建 lambda 表達(dá)式
 Expression<Func<int>> funcExpression = Expression.Lambda<Func<int>>(bExpression);
 //編譯 lambda 表達(dá)式
 Func<int> func = funcExpression.Compile();
 //執(zhí)行 lambda 表達(dá)式
 Console.WriteLine($"{n} + {m} = {func()}");

七、修改表達(dá)式樹

該類繼承 ExpressionVisitor 類,通過 Visit 方法間接調(diào)用 VisitBinary 方法將 != 替換成 ==?;惙椒?gòu)造類似于傳入的表達(dá)式樹的節(jié)點(diǎn),但這些節(jié)點(diǎn)將其子目錄樹替換為訪問器遞歸生成的表達(dá)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(dá)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(gè)表達(dá)式:用 != 代替 ==
  : base.VisitBinary(node);
 }
 }
 }

八、調(diào)試

8.1 參數(shù)表達(dá)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(shù)沒有名稱,則會(huì)為其分配一個(gè)自動(dòng)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(gè)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(dá)式?jīng)]有名稱,則會(huì)為其分配一個(gè)自動(dòng)生成的名稱。

以上就是本文的全部內(nèi)容,希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作能帶來一定的幫助,同時(shí)也希望多多支持我們!

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