1 前言

系类1:细说委托

系类2:细说匿名方法

系列3:细说Lambda表达式

系列4:细说泛型委托

系列5:细说表达式树

系列6:细说事件

涛声依旧,再续前言,接着用大佬的文章作为开头。

表达式树其实与委托已经没什么关系了,非要扯上关系,那就这么说吧,表达式树是存放委托的容器。如果非要说的更专业一些,表达式树是存取Lambda表达式的一种数据结构。要用Lambda表达式的时候,直接从表达式中获取出来,Compile()就可以直接用了。如下代码:

using System;
using System.Linq.Expressions; namespace Expressions
{
class Program
{ static void Main(string[] args)
{
Expression<Func<int, int, int>> exp = (x, y) => x + y;
Func<int, int, int> fun = exp.Compile();
int result = fun(, ); Console.WriteLine("{0}",result);
Console.ReadKey();
}
}
}

2 什么是表达式树

.NET 3.5中新增的表达式树(Expression Tree)特性,第一次在.NET平台中引入了“逻辑即数据”的概念。也就是说,我们可以在代码里使用高级语言的形式编写一段逻辑,但是这段逻辑最终会被保存为数据。正因为如此,我们可以使用各种不同的方法对它进行处理。例如,您可以将其转化为一个SQL查询,或者外部服务调用等等,这便是LINQ to Everything在技术实现上的重要基石之一。

表达式树也称表达式目录树,将代码以一种抽象的方式表示成一个对象树,树中每个节点本身都是一个表达式。表达式树不是可执行代码,它是一种数据结构。

3 表达式树的使用

3.1 构建表达式树

System.Linq.Expressions命名空间中包含了代表表达式的各个类,所有类都从Expression派生,我们可以通过这些类中的静态方法来创建表达式类的实例。Expression类包括两个重要属性:

  • Type属性代表求值表达式的.NET类型,可以把它视为一个返回类型
  • NodeType属性返回所代表的表达式的类型

下面看一个构建表达式树的简单例子:

Expression numA = Expression.Constant();
Console.WriteLine("NodeType: {0}, Type: {1}", numA.NodeType, numA.Type);
Expression numB = Expression.Constant();
Console.WriteLine("NodeType: {0}, Type: {1}", numB.NodeType, numB.Type); BinaryExpression add = Expression.Add(numA, numB);
Console.WriteLine("NodeType: {0}, Type: {1}", add.NodeType, add.Type); Console.WriteLine(add);
Console.Read();

通过例子可以看到,我们构建了一个(6+3)的表达式树,并且查看了各个节点的Type和NodeType属性。

Expression有很多派生类,有很多节点类型。例如,BinaryExpression就代表了具有两个操作树的任意操作。这正是NodeType属性重要的地方,它能区分由相同的类表示的不同种类的表达式。其他的节点类型就不介绍了,有兴趣可以参考MSDN。

对于上面的例子,可以用下图描述生成的表达式树,值得注意的是,”叶子”表达式在代码中是最先创建的,,表达式是自下而上构建的。表达式是不易变的,所有可以缓存和重用表达式。

3.2 将表达式编译成委托

LambdaExpression是从Expression派生的类型之一。泛型类型Expression<TDelegate>又是从LambdaExpress派生的。

Expression和Expression<TDelegate>的区别在于,泛型类以静态类型的方式标志了它是什么种类的表达式,也就是说,它确定了返回类型和参数。例如上面的加法例子,返回值是一个int类型,没有参数,所以我们可以使用签名Func<int>与之匹配,所以可以用Expression<Func<int>>以静态类型的方式来表示该表达式

这样做的目的在于,LambdaExpression有一个Compile方法,该方法能创建一个恰当类型的委托。 Expression<TDelegate>也有一个同名方法,该方法可以返回TDelegate类型的委托。获得了委托之后,我们就可以使 用普通委托实例调用的方式来执行这个表达式。

接着上面加法的例子,我们把上面的加法表达式树转换成委托,然后执行委托:

Func<int> addDelegate = Expression.Lambda<Func<int>>(add).Compile();
Console.WriteLine(addDelegate());

从这个例子中我们看到怎么构建一个表达式树,然后把这个对象树编译成真正的代码。在.NET 3.5中的表达式树只能是单一的表达式,不能表示完整的类、方法。这在.NET 4.0中得到了一定的改进,表达式树可以支持动态类型,我们可以创建块,为表达式赋值等等。

3.3 将Lambda表达式转换为表达式树

Lambda表达式不仅可以创建委托实例,C# 3.0对于将Lambda表达式转换成表达式树提供了内建的支持。我们可以通过编译器把Lambda表达式转换成一个表达式树,并创建一个Expression<TDelegate>的一个实例。

下面的例子中我们将一个Lambda表达式转换成一个表达式树,并通过代码查看表达式树的各个部分:

static void Main(string[] args)
{
//将Lambda表达式转换为类型Expression<T>的表达式树
//expression不是可执行代码
Expression<Func<int, int, int>> expression = (a, b) => a + b; Console.WriteLine(expression);
//获取Lambda表达式的主体
BinaryExpression body = (BinaryExpression)expression.Body;
Console.WriteLine(expression.Body);
//获取Lambda表达式的参数
Console.WriteLine(" param1: {0}, param2: {1}", expression.Parameters[], expression.Parameters[]);
ParameterExpression left = (ParameterExpression)body.Left;
ParameterExpression right = (ParameterExpression)body.Right;
Console.WriteLine(" left body of expression: {0}{4} NodeType: {1}{4} right body of expression: {2}{4} Type: {3}{4}", left.Name, body.NodeType, right.Name, body.Type, Environment.NewLine); //将表达式树转换成委托并执行
Func<int, int, int> addDelegate = expression.Compile();
Console.WriteLine(addDelegate(, ));
Console.Read();
}

4 总结

前面看到,通过Expression的派生类中的各种节点类型,我们可以构建表达式树;然后可以把表达式树转换成相应的委托类型实例,最后执行委托实例的代码。但是,我们不会绕这么大的弯子来执行委托实例的代码。

表达式树主要在LINQ to SQL中使用,我们需要将LINQ to SQL查询表达式(返回IQueryable类型)转换成表达式树。之所以需要转换是因为LINQ to SQL查询表达式不是在C#代码中执行的,LINQ to SQL查询表达式被转换成SQL,通过网络发送,最后在数据库服务器上执行。

参考文献:http://blog.jobbole.com/84588/

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