目錄

什么是表達式樹？

?核心概念

1.表達式樹的構建

2. 表達式樹與Lambda表達式?

3.解析和訪問表達式樹

4.動態條件查詢

表達式樹的優勢

1.動態構建查詢

2.LINQ 提供程序支持：

3.性能優化

4.元數據處理

5.代碼轉換和重寫

適用場景?

代碼復雜性的權衡?

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什么是表達式樹？

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• 表達式樹是C#中一種數據結構，用于以樹狀方式表示代碼中的表達式，每個節點代表一個操作（如算術運算、方法調用等）。
• 它們允許你將代碼本身視為數據結構，能夠在運行時動態地分析、修改和執行代碼。
• 表達式樹最初是在 .NET 3.5 中引入的，主要用于支持 LINQ（語言集成查詢）。

?核心概念

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1.表達式樹的構建

• 表達式樹的核心類型位于 System.Linq.Expressions 命名空間。
• 可以手動構建表達式樹，也可以通過Lambda表達式隱式構建。

using System;
using System.Linq.Expressions;class Program
{static void Main(){// 創建一個簡單的表達式：x => x + 1ParameterExpression param = Expression.Parameter(typeof(int), "x");BinaryExpression body = Expression.Add(param, Expression.Constant(1));Expression<Func<int, int>> expression = Expression.Lambda<Func<int, int>>(body, param);// 編譯并執行表達式樹Func<int, int> compiledExpression = expression.Compile();int result = compiledExpression(5);Console.WriteLine($"Result: {result}"); // 輸出：Result: 6}
}

?在這個示例中，我們創建了一個簡單的表達式樹表示 x => x + 1，并將其編譯成可執行代碼。

2. 表達式樹與Lambda表達式?

Lambda表達式可以被編譯為委托，也可以被表達式樹捕獲：

Expression<Func<int, int>> square = x => x * x;

此時，square不是一個委托，而是一棵描述 x * x 計算過程的樹，可用于分析和轉換。

3.解析和訪問表達式樹

表達式樹可以遍歷并分析其結構：

void PrintExpression(Expression exp, int level = 0)
{Console.WriteLine(new string(' ', level * 2) + exp.NodeType + " - " + exp.Type);if (exp is BinaryExpression bin){PrintExpression(bin.Left, level + 1);PrintExpression(bin.Right, level + 1);}else if (exp is ParameterExpression param){Console.WriteLine(new string(' ', (level+1) * 2) + "Parameter: " + param.Name);}
}

4.動態條件查詢

我們有一個 Product 類和一個產品列表。我們希望根據產品的價格動態過濾產品。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Linq.Expressions;public class Product
{public string Name { get; set; }public decimal Price { get; set; }
}class Program
{static void Main(){// 創建產品列表List<Product> products = new List<Product>{new Product { Name = "Laptop", Price = 1000m },new Product { Name = "Smartphone", Price = 500m },new Product { Name = "Tablet", Price = 300m }};// 動態創建表達式樹來過濾價格大于 400 的產品Func<Product, bool> filter = CreatePriceFilter(400m);// 使用生成的過濾器查詢產品var filteredProducts = products.Where(filter).ToList();foreach (var product in filteredProducts){Console.WriteLine($"Product: {product.Name}, Price: {product.Price}");}}static Func<Product, bool> CreatePriceFilter(decimal minPrice){// 創建參數表達式ParameterExpression param = Expression.Parameter(typeof(Product), "product");// 創建訪問屬性表達式MemberExpression priceProperty = Expression.Property(param, "Price");// 創建常量表達式ConstantExpression constant = Expression.Constant(minPrice);// 創建大于運算符表達式BinaryExpression comparison = Expression.GreaterThan(priceProperty, constant);// 創建 lambda 表達式Expression<Func<Product, bool>> lambda = Expression.Lambda<Func<Product, bool>>(comparison, param);// 編譯表達式樹為可執行代碼return lambda.Compile();}
}

1.設置產品列表：

• ?我們先定義一個簡單的 Product 類和一個包含幾個產品的列表。

2.創建表達式樹：

• 參數表達式：ParameterExpression param = Expression.Parameter(typeof(Product), "product"); 創建一個參數，表示傳遞給過濾器的 Product 對象。
• 屬性訪問表達式：MemberExpression priceProperty = Expression.Property(param, "Price"); 訪問傳遞對象的 Price 屬性。
• 常量表達式：ConstantExpression constant = Expression.Constant(minPrice); 定義過濾條件中的常量值。
• 比較表達式：BinaryExpression comparison = Expression.GreaterThan(priceProperty, constant); 創建一個比較表達式，檢查 Price 是否大于 minPrice。
• lambda 表達式：將上述表達式組合成一個完整的 lambda 表達式，并編譯成可執行代碼。

3.應用表達式：

• 使用 Where 方法將生成的過濾器應用于產品列表，并輸出結果。

表達式樹的優勢

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1.動態構建查詢

• 表達式樹允許你在運行時構建和修改查詢邏輯。這在需要根據用戶輸入或其他動態數據生成不同查詢條件時特別有用。

2.LINQ 提供程序支持：

• 表達式樹是 LINQ 提供程序（如 LINQ to SQL、Entity Framework）的基礎，它們將表達式樹解析為底層數據源（如數據庫、XML）的查詢語言。這意味著你可以用相同的代碼生成運行在不同數據源上的查詢。

3.性能優化

• 在某些情況下，表達式樹可以被編譯和緩存，提高重復執行相同邏輯的性能。

4.元數據處理

• 表達式樹提供對表達式結構的訪問，這使得分析和處理代碼元數據成為可能。這對于開發動態應用程序或框架尤其有用。

5.代碼轉換和重寫

• 可以編寫代碼來遍歷和修改表達式樹，用于實現代碼轉換或重寫。這對于構建復雜查詢或分析工具有很大幫助。

適用場景?

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• 動態條件查詢：當應用需要支持用戶定義的動態過濾條件時，表達式樹可以靈活地構建這些條件。
• 跨平臺查詢：在 LINQ to SQL 或 Entity Framework 中，表達式樹可被翻譯成 SQL 查詢，在數據庫執行。
• 規則引擎和DSL（領域特定語言）：在這些場景中，表達式樹可以用于解析和執行用戶定義的規則或查詢?

代碼復雜性的權衡?

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• 雖然表達式樹代碼在某些情況下顯得復雜，但其提供的靈活性和功能在復雜應用中是非常關鍵的。
• 如果只是簡單的篩選條件，直接使用 Lambda 表達式或 LINQ 查詢語法更為直接和清晰。

示例1：

假設我們有一個產品列表，用戶可以動態選擇多個條件進行過濾，比如根據名稱、價格范圍或庫存狀態等進行篩選。我們需要在運行時根據用戶輸入組合這些條件。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Linq.Expressions;public class Product
{public string Name { get; set; }public decimal Price { get; set; }public bool InStock { get; set; }
}class Program
{static void Main(){var products = new List<Product>{new Product { Name = "Laptop", Price = 1000, InStock = true },new Product { Name = "Smartphone", Price = 500, InStock = true },new Product { Name = "Tablet", Price = 300, InStock = false }};// 用戶可以選擇動態條件string searchName = "Laptop";decimal? minPrice = 400;decimal? maxPrice = null;bool? inStock = true;// 創建動態查詢表達式var filter = CreateDynamicFilter<Product>(searchName, minPrice, maxPrice, inStock);// 使用生成的過濾器查詢產品var filteredProducts = products.AsQueryable().Where(filter).ToList();foreach (var product in filteredProducts){Console.WriteLine($"Product: {product.Name}, Price: {product.Price}, InStock: {product.InStock}");}}static Expression<Func<T, bool>> CreateDynamicFilter<T>(string name, decimal? minPrice, decimal? maxPrice, bool? inStock){// 參數表達式var parameter = Expression.Parameter(typeof(T), "product");Expression expression = Expression.Constant(true); // 初始謂詞為 true// 根據 name 動態創建條件if (!string.IsNullOrEmpty(name)){var nameProperty = Expression.Property(parameter, "Name");var nameValue = Expression.Constant(name);var nameExpression = Expression.Equal(nameProperty, nameValue);expression = Expression.AndAlso(expression, nameExpression);}// 根據 minPrice 創建條件if (minPrice.HasValue){var priceProperty = Expression.Property(parameter, "Price");var minPriceValue = Expression.Constant(minPrice.Value);var minPriceExpression = Expression.GreaterThanOrEqual(priceProperty, minPriceValue);expression = Expression.AndAlso(expression, minPriceExpression);}// 根據 maxPrice 創建條件if (maxPrice.HasValue){var priceProperty = Expression.Property(parameter, "Price");var maxPriceValue = Expression.Constant(maxPrice.Value);var maxPriceExpression = Expression.LessThanOrEqual(priceProperty, maxPriceValue);expression = Expression.AndAlso(expression, maxPriceExpression);}// 根據 inStock 創建條件if (inStock.HasValue){var stockProperty = Expression.Property(parameter, "InStock");var stockValue = Expression.Constant(inStock.Value);var stockExpression = Expression.Equal(stockProperty, stockValue);expression = Expression.AndAlso(expression, stockExpression);}// 創建 Lambda 表達式return Expression.Lambda<Func<T, bool>>(expression, parameter);}
}

示例2：

針對上文中只針對價格做篩選的示例，那么我們的篩選過程完全可以簡化成如下表達式

var filteredProducts = products.Where(p => p.Price > 400).ToList();

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總結來說，是否使用表達式樹取決于你的具體需求和應用場景。在需要動態處理和復雜邏輯的情況下，表達式樹提供了強大的工具支持，而在簡單場景下，直接使用 Lambda 表達式或常規方法更為合適。希望這能幫助你理解表達式樹的適用場景和優勢！

如果你有其他問題或需要進一步的幫助，請隨時告訴我。