瞭解C#的Expression

我們書接上文，我們在瞭解LINQ下面有說到在本地查詢IEnumerbale主要是用委託來作為傳參，而解析型查詢
IQueryable則用Expression來作為傳參：

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)

那麼我們就來聊聊有關表示式Expression裡面的東西吧

Expression與Expression Tree

首先我們來寫下一些程式碼：

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}");

輸出如下：

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

我們將expression轉為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}");
}

輸出如下：

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

由於我們知道expression.Body是BinaryExpression,那麼我們就將其轉為它，然後我們繼續看下去：

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}" );
    }
}

輸出如下：

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

最後我們將表示式樹轉為委託：

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

輸出：

7 //2+5

實際上，通過Expression<Func<int, int>> expression = (num) => num + 5;，賦值後的expression 變成了一個表示式樹，它的結構是這樣的：

而有意思的是二元表示式樹BinaryExpression是一個二叉樹，而LambdaExpression則是一個支援引數的表示式，能夠通過其Parameters屬性知道傳入的引數的型別和數量，通過ReturnType知道返回值是什麼型別

而我們再看看整個關於Expression的繼承關係鏈：

因此，我們也可以顯式的通過各自Expreesion的實現子類來建立跟lambda表示式一樣的結果：

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));

輸出結果：

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

我們則發現，結果是一模一樣的，但是費勁了很多，因此用lamda構建表示式樹是一個非常愉快的語法糖，讓你能夠愉快的在使用表示式和表示式樹

參考

• 《C#7.0核心技術指南》

原始碼

• BlogCodeSample/ExpressionSample at main · ZhengDaoWang/BlogCodeSample