C#中關於運算式樹狀架構的簡單介紹

運算式樹狀架構可以說是Linq的核心之一，為什麼是Linq的核心之一呢？因為運算式樹狀架構使得c#不再是僅僅能編譯成IL，我們可以通過c#產生一個運算式樹狀架構，將結果作為一個中間格式，在將其轉換成目標平台上的母語。比如SQL。我們常用的Linq to sql就是這樣產生SQL的。

運算式樹狀架構是.NET 3.5之後引入的，它是一個強大靈活的工具（比如用在LINQ中構造動態查詢）。

先來看看Expression類的API介面：

namespace System.Linq.Expressions{    //    // 摘要:    //     以運算式分類樹的形式將強型別 lambda 運算式表示為資料結構。此類不能被繼承。    //    // 型別參數:    //   TDelegate:    //     System.Linq.Expressions.Expression`1 表示的委託的類型。    public sealed class Expression<TDelegate> : LambdaExpression    {        //        // 摘要:        //     將運算式樹狀架構描述的 lambda 運算式編譯為可執行代碼，並產生表示該 lambda 運算式的委託。        //        // 返回結果:        //     一個 TDelegate 類型的委託，它表示由 System.Linq.Expressions.Expression`1 描述的已編譯的 lambda 運算式。        public TDelegate Compile();        //        // 摘要:        //     產生表示 lambda 運算式的委託。        //        // 參數:        //   debugInfoGenerator:        //     編譯器用於標記序列點並批註局部變數的調試資訊產生器。        //        // 返回結果:        //     包含 lambda 的已編譯版本的委託。        public TDelegate Compile(DebugInfoGenerator debugInfoGenerator);        //        // 摘要:        //     建立一個與此運算式類似的新運算式，但使用所提供的子級。如果所有子級都相同，則將返回此運算式。        //        // 參數:        //   body:        //     結果的 System.Linq.Expressions.LambdaExpression.Body 屬性。        //        //   parameters:        //     結果的 System.Linq.Expressions.LambdaExpression.Parameters 屬性。        //        // 返回結果:        //     此運算式（如果未更改任何子級），或帶有更新的子級的運算式。        public Expression<TDelegate> Update(Expression body, IEnumerable<ParameterExpression> parameters);        protected internal override Expression Accept(ExpressionVisitor visitor);    }}

運算式樹狀架構的文法如下：

Expression<Func<type,returnType>> = (param) => lamdaexpresion;

例如：

Expression<Func<int, int, int>> expr = (x, y) => x+y;

我們運行以上代碼，並在VS調試模似下查看這個運算式樹狀架構：

可以看到運算式樹狀架構主要由下面四部分組成：

1、Body 主體部分

2、Parameters 參數部分

3、NodeType 節點類型

4、Lambda運算式類型

在上述代碼中，主體即為：x+y,參數為(x,y),NodeType為Lambda運算式，傳回值為int

主體部分可以是運算式，但是不能包含語句。例如：我定義一個委託，Lambda運算式可以這樣寫

Func<int, int, int> func = (x, y) => x + y;

也可以這樣寫：

Func<int, int, int> func = (x, y) => { return x + y; };

但是，在運算式樹狀架構種，只能用第一種寫法，如果使用第二種寫法編譯彙報錯誤：無法將具有語句體的 lambda 運算式轉換為運算式樹狀架構。

除了上邊的寫法，運算式樹狀架構還有可以這麼寫：

ParameterExpression pex1 = Expression.Parameter(typeof(int), "x");//第一個參數ParameterExpression pex2 = Expression.Parameter(typeof(int), "y");//第二個參數BinaryExpression bexp = Expression.Add(pex1, pex2);//加法var lambdaExp = Expression.Lambda<Func<int, int, int>>(bexp, new ParameterExpression[] {pex1,pex2 });

VS偵錯模式下可以看到兩種寫法產生的運算式樹狀架構是一樣的

將運算式樹狀架構編譯成委託

LambdaExpression是從Expression派生的類型。泛型類Expression<TDelegate>是從LambdaExpression派生的，其中泛型參數TDelegate必須是委託類型。

LambdaExpression有個Compile方法能建立恰當類型的一個委託。而Expression<TDelegate>的Compile方法返回TDelegate類型的委託。來看看下面的例子:

Expression<Func<int, int, int>> expr = (x, y) => x + y;ParameterExpression pex1 = Expression.Parameter(typeof(int), "x");//第一個參數ParameterExpression pex2 = Expression.Parameter(typeof(int), "y");//第二個參數BinaryExpression bexp = Expression.Add(pex1, pex2);//主體，加法//使用Expression.Lambda方法，建立一個委託類型已知的ExpressionExpression<Func<int,int,int>> lambdaExp     = Expression.Lambda<Func<int, int, int>>(bexp, new ParameterExpression[] { pex1, pex2 });Func<int,int,int> tDelegate = lambdaExp.Compile();//編譯成委託Console.WriteLine(tDelegate(1, 3));Console.Read();

我們運行上面代碼，結果為：4。我們寫了一大堆代碼，本質上就是用運算式樹狀架構計算了1+3的結果。