了解C#的Expression

Posted 2021-12-16 RyzenAdorer

我们书接上文，我们在了解LINQ下面有说到在本地查询IEnumerbale主要是用委托来作为传参，而解析型查询
IQueryable则用Expression来作为传参：

public static IEnumerable<T> Where<T>(this IEnumerable<T> enumable, Func<T, bool> func)

public static IQueryable<T> Where<T>(this IQueryable<T> queryable, Expression<Func<T, bool>> func)

那么我们就来聊聊有关表达式Expression里面的东西吧

Expression与Expression Tree

首先我们来写下一些代码：

Expression<Func<int, int>> expression = (num) => num + 5;
Console.WriteLine($"NodeType:expression.NodeType");
Console.WriteLine($"Body:expression.Body");
Console.WriteLine($"Body Type: expression.Body.GetType()");
Console.WriteLine($"Body NodeType: expression.Body.NodeType");

输出如下：

NodeType:Lambda
Body:(num + 5)
Body Type: System.Linq.Expressions.SimpleBinaryExpression
Body NodeType: Add

我们将expression转为LambdaExpression看看都有啥：

if (expression.NodeType == ExpressionType.Lambda)

    var lambda = (LambdaExpression)expression;
    var parameter = lambda.Parameters.Single();
    Console.WriteLine($"parameter.Name:parameter.Name");
    Console.WriteLine($"parameter.Type:parameter.Type");
    Console.WriteLine($"parameter.ReturnType:lambda.ReturnType");

输出如下：

parameter.Name:num
parameter.Type:System.Int32
parameter.ReturnType:System.Int32

由于我们知道expression.Body是BinaryExpression,那么我们就将其转为它，然后我们继续看下去：

if (expression.Body.NodeType == ExpressionType.Add)

    var binaryExpreesion = (BinaryExpression)expression.Body;

    
    Console.WriteLine($"Left Type:binaryExpreesion.Left.GetType()");
    Console.WriteLine($"Left NodeType:binaryExpreesion.Left.NodeType");

    Console.WriteLine($"Right Type:binaryExpreesion.Right.GetType()");
    Console.WriteLine($"Right NodeType:binaryExpreesion.Right.NodeType");

    if (binaryExpreesion.Left is ParameterExpression parameterExpreesion)
    
        Console.WriteLine($"parameterExpreesion.Name:parameterExpreesion.Name");
        Console.WriteLine($"parameterExpreesion.Type:parameterExpreesion.Type");
    

    if (binaryExpreesion.Right is ConstantExpression constantExpreesion)
    
        Console.WriteLine($"constantExpreesion.Value:constantExpreesion.Value" );
    

输出如下：

Left Type:System.Linq.Expressions.PrimitiveParameterExpression`1[System.Int32]
Left NodeType:Parameter
Right Type:System.Linq.Expressions.ConstantExpression
Right NodeType:Constant
parameterExpreesion.Name:num
parameterExpreesion.Type:System.Int32
constantExpreesion.Value:5

最后我们将表达式树转为委托：

var @delegate = expression.Compile();
Console.WriteLine(@delegate?.Invoke(2));

输出：

7 //2+5

实际上，通过Expression<Func<int, int>> expression = (num) => num + 5;，赋值后的expression 变成了一个表达式树，它的结构是这样的：

而有意思的是二元表达式树BinaryExpression是一个二叉树，而LambdaExpression则是一个支持参数的表达式，能够通过其Parameters属性知道传入的参数的类型和数量，通过ReturnType知道返回值是什么类型

而我们再看看整个关于Expression的继承关系链：

因此，我们也可以显式的通过各自Expreesion的实现子类来创建跟lambda表达式一样的结果：

var parameterExpreesion1 = Expression.Parameter(typeof(int), "num");
BinaryExpression binaryExpression1 = Expression.MakeBinary(ExpressionType.Add, parameterExpreesion1, Expression.Constant(5));
Expression<Func<int, int>> expression1 = Expression.Lambda<Func<int, int>>(binaryExpression1, parameterExpreesion1);

if (expression1.Body.NodeType == ExpressionType.Add)

    var binaryExpreesion1 = (BinaryExpression)expression1.Body;


    Console.WriteLine($"Left Type:binaryExpreesion1.Left.GetType()");
    Console.WriteLine($"Left NodeType:binaryExpreesion1.Left.NodeType");

    Console.WriteLine($"Right Type:binaryExpreesion1.Right.GetType()");
    Console.WriteLine($"Right NodeType:binaryExpreesion1.Right.NodeType");

    if (binaryExpreesion1.Left is ParameterExpression parameterExpreesion2)
    
        Console.WriteLine($"parameterExpreesion.Name:parameterExpreesion2.Name");
        Console.WriteLine($"parameterExpreesion.Type:parameterExpreesion2.Type");
    

    if (binaryExpreesion1.Right is ConstantExpression constantExpreesion1)
    
        Console.WriteLine($"constantExpreesion.Value:constantExpreesion1.Value");
    

    var @delegate1 = expression1.Compile();
    Console.WriteLine(@delegate1(2));

输出结果：

Left Type:System.Linq.Expressions.PrimitiveParameterExpression`1[System.Int32]
Left NodeType:Parameter
Right Type:System.Linq.Expressions.ConstantExpression
Right NodeType:Constant
parameterExpreesion.Name:num
parameterExpreesion.Type:System.Int32
constantExpreesion.Value:5
result:7

我们则发现，结果是一模一样的，但是费劲了很多，因此用lamda构建表达式树是一个非常愉快的语法糖，让你能够愉快的在使用表达式和表达式树

参考

• 《C#7.0核心技术指南》

源码

• BlogCodeSample/ExpressionSample at main · ZhengDaoWang/BlogCodeSample