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表达树

Created: November-22, 2018

表达树简介

我们来自哪里

表达式树都是关于在运行时消耗源代码。考虑一种计算销售订单 decimal CalculateTotalTaxDue(SalesOrder order) 的销售税的方法。在 .NET 程序中使用该方法很简单 - 你只需将其称为 decimal taxDue = CalculateTotalTaxDue(order);。如果要将其应用于远程查询（SQL，XML，远程服务器等）的所有结果，该怎么办？那些远程查询源无法调用该方法！ 传统上，在所有这些情况下，你都必须反转流量。创建整个查询，将其存储在内存中，然后遍历结果并计算每个结果的税。

如何避免流量反转的内存和延迟问题

表达式树是树格式的数据结构，其中每个节点都包含一个表达式。它们用于转换表达式中的编译指令（如用于过滤数据的方法），这些指令可以在程序环境之外使用，例如在数据库查询中。

这里的问题是远程查询无法访问我们的方法。我们可以避免这个问题，相反，我们将方法的指令发送到远程查询。在我们的 CalculateTotalTaxDue 示例中，这意味着我们发送此信息：

  1. 创建一个变量来存储总税额
  2. 循环遍历订单上的所有行
  3. 对于每一行，检查产品是否应纳税
  4. 如果是，则将总线乘以适用的税率，并将该金额添加到总额中
  5. 否则什么也不做

使用这些指令，远程查询可以在创建数据时执行工作。

实现这一点有两个挑战。如何将已编译的 .NET 方法转换为指令列表，以及如何以远程系统可以使用的方式格式化指令？

没有表达式树，你只能解决 MSIL 的第一个问题。 （MSIL 是由 .NET 编译器创建的类似汇编程序的代码。）解析 MSIL 是可能的，但这并不容易。即使你正确解析它，也很难确定原始程序员对特定例程的意图。

表达树节省了一天

表达式树解决了这些确切问题。它们表示程序指令树数据结构，其中每个节点代表一条指令，并且引用了执行该指令所需的所有信息。例如，MethodCallExpression 参考 1）它要调用的 MethodInfo，2）它将传递给该方法的 Expressions 列表，3）例如方法，你将调用方法的 Expression。你可以走树并应用远程查询的说明。

创建表达式树

创建表达式树的最简单方法是使用 lambda 表达式。这些表达式看起来与普通的 C#方法几乎相同。重要的是要意识到这是编译器的魔力。首次创建 lambda 表达式时，编译器会检查你为其分配的内容。如果它是 Delegate 类型（包括 Action 或 Func），编译器会将 lambda 表达式转换为委托。如果它是 LambdaExpression（或 Expression<Action<T>> 或 Expression<Func<T>>，它们是强类型 LambdaExpression 的），编译器会将其转换为 LambdaExpression。这就是魔术的结果。在幕后，编译器使用表达式树 API 将你的 lambda 表达式转换为 LambdaExpression。

Lambda 表达式无法创建每种类型的表达式树。在这些情况下，你可以手动使用 Expressions API 来创建所需的树。在 Understanding the expressions API 示例中，我们使用 API​​创建 CalculateTotalSalesTax 表达式。

注意：名称在这里有点令人困惑。甲 lambda 表达式 （两个字，小写）指的代码与 => 指示符的块。它代表 C#中的匿名方法，并转换为 Delegate 或 Expression。甲 LambdaExpression （一个字，PascalCase）指的是表达 API 代表可以执行的方法中的节点类型。

表达式树和 LINQ

表达式树的最常见用途之一是使用 LINQ 和数据库查询。LINQ 将表达式树与查询提供程序配对，以将指令应用于目标远程查询。例如，LINQ to Entity Framework 查询提供程序将表达式树转换为 SQL，该 SQL 直接针对数据库执行。

将所有部分组合在一起，你可以看到 LINQ 背后的真正力量。

  1. 使用 lambda 表达式编写查询：products.Where(x => x.Cost > 5)
  2. 编译器将该表达式转换为表达式树，其中包含“检查参数的 Cost 属性是否大于 5”的指令。
  3. 查询提供程序解析表达式树并生成有效的 SQL 查询 SELECT * FROM products WHERE Cost > 5
  4. ORM 将所有结果投射到 POCO 中，然后返回一个对象列表

笔记

  • 表达式树是不可变的。如果要更改表达式树，则需要创建一个新表达式树，将现有树复制到新表达树中（遍历表达式树，你可以使用 ExpressionVisitor）并进行所需的更改。