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表達樹

Created: November-22, 2018

表達樹簡介

我們來自哪裡

表示式樹都是關於在執行時消耗原始碼。考慮一種計算銷售訂單 decimal CalculateTotalTaxDue(SalesOrder order) 的銷售稅的方法。在 .NET 程式中使用該方法很簡單 - 你只需將其稱為 decimal taxDue = CalculateTotalTaxDue(order);。如果要將其應用於遠端查詢（SQL，XML，遠端伺服器等）的所有結果，該怎麼辦？那些遠端查詢源無法呼叫該方法！ 傳統上，在所有這些情況下，你都必須反轉流量。建立整個查詢，將其儲存在記憶體中，然後遍歷結果並計算每個結果的稅。

如何避免流量反轉的記憶體和延遲問題

表示式樹是樹格式的資料結構，其中每個節點都包含一個表示式。它們用於轉換表示式中的編譯指令（如用於過濾資料的方法），這些指令可以在程式環境之外使用，例如在資料庫查詢中。

這裡的問題是遠端查詢無法訪問我們的方法。我們可以避免這個問題，相反，我們將方法的指令傳送到遠端查詢。在我們的 CalculateTotalTaxDue 示例中，這意味著我們傳送此資訊：

  1. 建立一個變數來儲存總稅額
  2. 迴圈遍歷訂單上的所有行
  3. 對於每一行，檢查產品是否應納稅
  4. 如果是，則將匯流排乘以適用的稅率，並將該金額新增到總額中
  5. 否則什麼也不做

使用這些指令，遠端查詢可以在建立資料時執行工作。

實現這一點有兩個挑戰。如何將已編譯的 .NET 方法轉換為指令列表，以及如何以遠端系統可以使用的方式格式化指令？

沒有表示式樹，你只能解決 MSIL 的第一個問題。 （MSIL 是由 .NET 編譯器建立的類似彙編程式的程式碼。）解析 MSIL 是可能的，但這並不容易。即使你正確解析它，也很難確定原始程式設計師對特定例程的意圖。

表達樹節省了一天

表示式樹解決了這些確切問題。它們表示程式指令樹資料結構，其中每個節點代表一條指令，並且引用了執行該指令所需的所有資訊。例如，MethodCallExpression 參考 1）它要呼叫的 MethodInfo，2）它將傳遞給該方法的 Expressions 列表，3）例如方法，你將呼叫方法的 Expression。你可以走樹並應用遠端查詢的說明。

建立表示式樹

建立表示式樹的最簡單方法是使用 lambda 表示式。這些表示式看起來與普通的 C#方法幾乎相同。重要的是要意識到這是編譯器的魔力。首次建立 lambda 表示式時，編譯器會檢查你為其分配的內容。如果它是 Delegate 型別（包括 Action 或 Func），編譯器會將 lambda 表示式轉換為委託。如果它是 LambdaExpression（或 Expression<Action<T>> 或 Expression<Func<T>>，它們是強型別 LambdaExpression 的），編譯器會將其轉換為 LambdaExpression。這就是魔術的結果。在幕後，編譯器使用表示式樹 API 將你的 lambda 表示式轉換為 LambdaExpression。

Lambda 表示式無法建立每種型別的表示式樹。在這些情況下，你可以手動使用 Expressions API 來建立所需的樹。在 Understanding the expressions API 示例中，我們使用 API​​建立 CalculateTotalSalesTax 表示式。

注意：名稱在這裡有點令人困惑。甲 lambda 表示式 （兩個字，小寫）指的程式碼與 => 指示符的塊。它代表 C#中的匿名方法，並轉換為 Delegate 或 Expression。甲 LambdaExpression （一個字，PascalCase）指的是表達 API 代表可以執行的方法中的節點型別。

表示式樹和 LINQ

表示式樹的最常見用途之一是使用 LINQ 和資料庫查詢。LINQ 將表示式樹與查詢提供程式配對，以將指令應用於目標遠端查詢。例如，LINQ to Entity Framework 查詢提供程式將表示式樹轉換為 SQL，該 SQL 直接針對資料庫執行。

將所有部分組合在一起，你可以看到 LINQ 背後的真正力量。

  1. 使用 lambda 表示式編寫查詢：products.Where(x => x.Cost > 5)
  2. 編譯器將該表示式轉換為表示式樹，其中包含“檢查引數的 Cost 屬性是否大於 5”的指令。
  3. 查詢提供程式解析表示式樹並生成有效的 SQL 查詢 SELECT * FROM products WHERE Cost > 5
  4. ORM 將所有結果投射到 POCO 中，然後返回一個物件列表

筆記

  • 表示式樹是不可變的。如果要更改表示式樹，則需要建立一個新表示式樹，將現有樹複製到新表達樹中（遍歷表示式樹，你可以使用 ExpressionVisitor）並進行所需的更改。