C#表达式树的基本用法讲解

什么是表达式树

表达式树是C#语言中的一种数据结构，用于表示代码中的表达式。它可以使代码中的表达式成为运行时对象，能够被操作，并能够获取表达式的类型和元数据。表达式树的主要用途是支持Lambda表达式和LINQ查询，它们都使用了表达式树。

表达式树是一种特殊的对象树，树的节点代表了代码中的表达式。例如一个简单的表达式 "x => x > 10" ，可以被表示为一个LambdaExpression类型的表达式树，其中LambdaExpression是表达式树的最顶层节点。树的每一个节点都包含了该节点代表的表达式的信息。

表达式树的基本用法

表达式树可以使用Expression类中的静态方法来创建。例如，可以使用Expression.Lambda方法创建一个LambdaExpression类型的表达式树，例如下面的代码：

ParameterExpression x = Expression.Parameter(typeof(int), "x");
Expression<Func<int, bool>> expr = Expression.Lambda<Func<int, bool>>(
    Expression.GreaterThan(x, Expression.Constant(10)), new[] { x });

上面的代码创建了一个 Lambda 表达式，用于表示变量 x 是否大于 10。创建步骤如下：

使用 Expression.Parameter 方法创建一个名叫 x 的整型参数。
使用 Expression.Constant 创建一个值为 10 的常数表达式。
使用 Expression.GreaterThan 创建表达式 x > 10。
使用 Expression.Lambda 创建使用参数 x 的 lambda 表达式。

我们可以看到，表达式树中的节点可以是参数、常量、运算符等，这些节点形成了一棵树状结构。

表达式树还支持在运行时对表达式进行操作和求值。例如，可以使用Expression.Compile方法将表达式树编译为可以执行的委托：

Func<int, bool> func = expr.Compile();
Console.WriteLine(func(1));  // 输出 False
Console.WriteLine(func(20)); // 输出 True

示例说明

示例1：使用表达式树实现简单的筛选器

假设我们有一个名为Student的类，它具有以下属性：

class Student
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
    public float Score { get; set; }
}

现在我们想要使用表达式树来实现一个简单的筛选器，根据指定的条件来过滤学生列表。例如，我们想要过滤出成绩大于等于80分的学生。可以使用以下代码：

List<Student> students = new List<Student>
{
    new Student { Name = "张三", Age = 18, Score = 80 },
    new Student { Name = "李四", Age = 19, Score = 85 },
    new Student { Name = "王五", Age = 20, Score = 90 }
};

ParameterExpression p = Expression.Parameter(typeof(Student), "p");
MemberExpression property = Expression.Property(p, "Score");
ConstantExpression constant = Expression.Constant(80f, typeof(float));
BinaryExpression greaterThanOrEqual = Expression.GreaterThanOrEqual(property, constant);
Expression<Func<Student, bool>> lambda = Expression.Lambda<Func<Student, bool>>(greaterThanOrEqual, p);

var result = students.Where(lambda.Compile());

在上面的代码中，首先我们创建一个表示Student类型对象的参数 p。然后我们通过 Expression.Property 方法获取该对象的 Score 属性。接着创建一个常数表达式，表示应该过滤掉小于80的分数。最后，我们使用Expression.GreaterThanOrEqual方法创建表达式，代表如果成绩高于或等于80，则该条结果得以返回。最终，我们使用Expression.Lambda将条件转化为Lambda表达式，并将其传递到Where方法中选择需要保留的学生。

示例2：使用表达式树实现简单的工厂方法

我们也可以使用表达式树来实现简单的工厂方法。例如，我们有一个接口 IFoo 和两个实现类 FooA 和 FooB：

interface IFoo 
{ 
    string Name { get; } 
}

class FooA : IFoo 
{ 
    public string Name => "FooA"; 
}

class FooB : IFoo 
{ 
    public string Name => "FooB"; 
}

如果我们想要根据条件动态地创建 IFoo 的实例，可以使用以下代码：

Func<IFoo> factory = Expression.Lambda<Func<IFoo>>(
    Expression.Condition(
        Expression.Constant(true),
        Expression.New(typeof(FooA)),
        Expression.New(typeof(FooB))
    )
).Compile();

IFoo foo = factory();
Console.WriteLine(foo.Name);

在上述代码中，我们创建了一个匿名方法 factory，它返回 IFoo 类型的实例。在实现匿名方法时，我们使用表达式树来进行条件判断，如果条件为真，则构造一个FooA类的实例；否则，构造一个FooB类的实例。最终，我们将表达式树编译为委托，并调用该委托创建需要的实例。

总结

表达式树是C#语言中的一种强大的功能，它也是Lambda表达式和LINQ查询的基础。通过使用表达式树，我们可以在运行时动态构建代码并进行求值。在实际应用中，表达式树可以用于实现筛选器、工厂方法、ORM框架等，是C#编程的重要工具之一。

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