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前言

在 Entity Framework Core 中，表達式樹（Expression Tree） 是 LINQ 查詢的核心機制，它允許將 C# 代碼中的查詢邏輯轉換為 SQL 語句，從而在數據庫服務器端高效執行。

一、表達式樹與委托的區別

1. 委托（如 Func<T, bool>）
   直接編譯為可執行的代碼，運行時在內存中過濾數據（客戶端評估）。

   Func<House, bool> func = p => p.Owner.Contains("tom");
   var res=dbContext.Houses.Where(exp1).ToList(); // 在客戶端過濾！
   

2. 表達式樹（如 Expression<Func<T, bool>>）
   保持查詢邏輯的抽象語法樹結構，EF Core 可將其轉換為 SQL（服務器端評估）。

   Expression<Func<House, bool>> exp1 = b => b.Owner.Contains("tom");
   var res=dbContext.Houses.Where(exp1).ToList();//生成 SQL：WHERE Owner like '%tom%'
   

二、動態構建表達式樹

1. 當需要根據運行時條件動態生成查詢時，手動構建表達式樹非常有用。
2. ParameterExpression、BinaryExpression、MethodCallExpression、ConstantExpression等類幾乎都沒有提供構造方法，而且所有屬性也幾乎都是只讀，因此我們一般不會直接創建這些類的實例，而是調用Expression類的Parameter、MakeBinary、Call、Constant等靜態方法來生成，這些靜態方法我們一般稱作創建表達式樹的工廠方法，而屬性則是通過方法參數類設置。
3. 工廠方法：
   加法：Add
   短路與運算：AndAlso
   數組元素訪問：ArraryAccess
   方法訪問：Call
   三元條件運算符：Condition
   常量表達式：Constant
   類型轉換：Convert
   大于運算符：GreaterThan
   小于運算：LessThan
   大于或等于運算符：GreaterThanOrEqual
   創建二元運算：MakeBinary
   不等于運算：NotEqual
   短路或運算：OrElse
   表達式的參數：Parameter

示例1

1. 動態過濾Owner包含關鍵字

   using System.Linq.Expressions;
   using (MyDBContext dbContext=new MyDBContext())
   {string name = Console.ReadLine();// 參數表達式：代表實體對象（如 p => ... 中的 p）ParameterExpression param = Expression.Parameter(typeof(House), "p");// 屬性訪問：p.OwnerMemberExpression nameProperty = Expression.Property(param, "Owner");MethodInfo containsMethod = typeof(string).GetMethod("Contains", new[] { typeof(string) });// 參數值ConstantExpression keywordConstant = Expression.Constant(name);MethodCallExpression nameCondition = Expression.Call(nameProperty, containsMethod, keywordConstant);// 組合為 Lambda 表達式Expression<Func<House, bool>> expr =Expression.Lambda<Func<House, bool>>(nameCondition, param);// 應用查詢var query = dbContext.Houses.Where(expr);foreach (var house in query){Console.WriteLine(house.Owner);}
   }
   

2. 生成的 SQL：

   SELECT * FROM Houses WHERE Owner like '%tom%'
   

示例2

1. 動態過濾價格

   using System.Linq.Expressions;// 參數表達式：代表實體對象（如 p => ... 中的 p）
   ParameterExpression param = Expression.Parameter(typeof(House), "p");// 屬性訪問：p.Price
   MemberExpression priceProperty = Expression.Property(param, "Price");// 常量值：100
   ConstantExpression constant = Expression.Constant(100.0);// 比較表達式：p.Price > 100
   BinaryExpression priceComparison = Expression.GreaterThan(priceProperty, constant);// 組合為 Lambda 表達式
   Expression<Func<House, bool>> expr = Expression.Lambda<Func<House, bool>>(priceComparison, param);// 應用查詢
   var query = dbContext.Houses.Where(expr);
   

2. 生成的SQL

   SELECT * FROM T_Houses WHERE Price > 100
   

示例3

1. 組合多個表達式（動態查詢中，常需要組合多個條件（如 AND/OR））

   public static Expression<Func<House, bool>> BuildDynamicFilter(string paramOwnerStr,string paramPriceStr,
   string nameKeyword, double? minPrice)
   {ParameterExpression param = Expression.Parameter(typeof(House), "p");Expression finalExpr = Expression.Constant(true); // 初始條件：true// 條件1：名稱包含關鍵字if (!string.IsNullOrEmpty(nameKeyword)){MemberExpression nameProperty = Expression.Property(param, paramOwnerStr);MethodInfo containsMethod = typeof(string).GetMethod("Contains", new[] { typeof(string) });ConstantExpression keywordConstant = Expression.Constant(nameKeyword);MethodCallExpression nameCondition = Expression.Call(nameProperty, containsMethod, keywordConstant);finalExpr = Expression.AndAlso(finalExpr, nameCondition);}// 條件2：價格 >= minPriceif (minPrice.HasValue){MemberExpression priceProperty = Expression.Property(param, paramPriceStr);ConstantExpression minPriceConstant = Expression.Constant(minPrice.Value);BinaryExpression priceCondition = Expression.GreaterThanOrEqual(priceProperty, minPriceConstant);finalExpr = Expression.AndAlso(finalExpr, priceCondition);}return Expression.Lambda<Func<House, bool>>(finalExpr, param);
   }
   

    // 使用：using (MyDBContext dbContext =new MyDBContext()){var filter = BuildDynamicFilter("Owner","Price","Tom", 2000.0);var query = dbContext.Houses.Where(filter);foreach (var house in query){Console.WriteLine(house.Owner);}}
   

2. 生成的SQL

    SELECT [t].[Id], [t].[Name], [t].[Owner], [t].[Price], [t].[RowVersion]FROM [T_Houses] AS [t]WHERE [t].[Owner] LIKE N'%Tom%' AND [t].[Price] >= 2000.0E0
   

高級技巧：表達式合并

1. 如果需要組合兩個已有的表達式（如 expr1 && expr2），需統一參數。

2. 示例：合并兩個表達式

    public static Expression<Func<T, bool>> CombineAnd<T>(Expression<Func<T, bool>> expr1,Expression<Func<T, bool>> expr2){var param = Expression.Parameter(typeof(T));var body1 = ReplaceParameter(expr1.Body, expr1.Parameters[0], param);var body2 = ReplaceParameter(expr2.Body, expr2.Parameters[0], param);return Expression.Lambda<Func<T, bool>>(Expression.AndAlso(body1, body2),param);}private static Expression ReplaceParameter(Expression expression,ParameterExpression oldParam,ParameterExpression newParam){return new ParameterReplacer(oldParam, newParam).Visit(expression);}class ParameterReplacer : ExpressionVisitor{private readonly ParameterExpression _oldParam;private readonly ParameterExpression _newParam;public ParameterReplacer(ParameterExpression oldParam, ParameterExpression newParam){_oldParam = oldParam;_newParam = newParam;}protected override Expression VisitParameter(ParameterExpression node){return node == _oldParam ? _newParam : node;}}
   

    使用：
   Expression<Func<House, bool>> expr1 = p => p.Owner.Contains("Tom");
   Expression<Func<House, bool>> expr2 = p => p.Price > 2000;
   var combinedExpr = CombineAnd(expr1, expr2);
   var query2 = dbContext.Houses.Where(combinedExpr);
   foreach (var house in query2)
   {Console.WriteLine(house.Owner);
   }
   

3. 生成的SQL

   SELECT [t].[Id], [t].[Name], [t].[Owner], [t].[Price], [t].[RowVersion]FROM [T_Houses] AS [t]WHERE [t].[Owner] LIKE N'%Tom%' AND [t].[Price] > 2000.0E0
   

三、ExpressionTreeToString

ExpressionTreeToString 是一個第三方庫，用于將 LINQ 表達式樹（Expression）轉換為可讀的字符串形式，幫助開發者調試和分析表達式樹的結構。
輸出的所有代碼都是對于工廠方法的調用，且調用工廠方法的時候都省略了Expression類，手動添加Expression或者using static System.Linq.Expressions.Expression;

安裝方法

1. 通過 NuGet 包管理器安裝

   Install-Package ExpressionTreeToString
   

基本用法

1. 示例

   Expression<Func<House, bool>> exp1 = b => b.Owner.Contains("tom");
   Expression<Func<House, bool>> exp2 = b => b.Price > 2000;
   //轉換為字符串（支持多種格式化選項）
   //string exprString = expr.ToString("C#", "Dynamic LINQ");//Console.WriteLine(exp1.ToString("Factory methods", "C#"));
   Console.WriteLine(exp2.ToString("Factory methods", "C#"));
   

   //輸出結果展示
   // using static System.Linq.Expressions.Expressionvar b = Parameter(typeof(House),"b"
   );Lambda(GreaterThan(MakeMemberAccess(b,typeof(House).GetProperty("Price")),Constant(2000)),b
   )
   

支持的格式化風格

ExpressionTreeToString 提供多種輸出格式，方便不同場景使用：

1. C# 語法風格：ToString(“C#”)
   接近 C# 代碼的直觀表示。
2. Visual Basic 語法風格：ToString(“VB”)
   類似 VB 語法。
3. 表達式樹結構：ToString(“Object notation”)
   顯示表達式樹的節點結構（如 BinaryExpression、ParameterExpression）。
4. 調試視圖：ToString(“DebugView”)
   與 Visual Studio 調試器中表達式樹的顯示一致。

四、注意事項

1. 不支持所有 C# 方法：某些方法（如 ToString()）無法轉換為 SQL，會導致運行時錯誤。
2. 調試技巧：通過 query.ToQueryString() 查看生成的 SQL。
3. 性能：表達式樹構建在內存中完成，復雜邏輯可能影響啟動性能。

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總結

通過靈活使用表達式樹，可以極大增強 EF Core 查詢的靈活性，同時保持高效的服務器端執行。