C# 表达式树讲解

在 C# 中，表达式树（Expression Tree）是一个类似于代码的树形数据结构，可以表示出一个语法树、一个 lambda 表达式、一个 LINQ 查询等等。

表达式树是由表达式节点构成的，每个节点代表一个表达式或语句。

表达式树的语法

表达式树和 C# 中的 lambda 表达式比较类似，都是由参数、箭头符号和表达式组成。例如以下代码中的表达式返回传入整数参数的平方值：

int num = 10;
Expression<Func<int, int>> square = x => x * x;
int result = square.Compile()(num);

在这个代码中，我们定义了一个表达式树 square，它表示一个 lambda 表达式，它有一个 int 类型的参数 x，并返回 x 的平方值。而 square.Compile() 方法可以将表达式树编译成可执行代码，并返回一个函数代理。

这个函数代理可以用 num 变量作为参数来调用，返回的结果就是 num 的平方值。在上例中，result 变量就是等于 100。

表达式树的应用

表达式树的主要应用场景一般是在 LINQ 查询中。表达式树能够将 LINQ 查询转换成 SQL 查询语句，从而提高查询效率。下面是一个简单的示例：

var list = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5 };
var expr = list.AsQueryable().Where(x => x > 2);

在上例中，我们先将 list 集合转换成 IQueryable<int> 类型，然后使用 Where 方法对集合进行筛选操作。

实际上，Where 方法的参数是一个表达式树，它用来表示筛选条件。这个表达式树就是 x => x > 2，其中 x 表示集合中的每个元素，箭头后面的条件是筛选条件。通过表达式树，框架能够将 Where 方法的参数转换成 SQL 查询语句，从而提高查询效率。

除了在 LINQ 查询中应用，表达式树还可以用来表示任何复杂计算或使用反射实现一些动态操作的场合。

示例：动态生成类

表达式树还可以用在动态生成类的场合。例如，我们要用 C# 创建一个对象，并赋值给它的属性，可以这样写：

var person = new Person();
person.Name = "Tom";
person.Age = 18;

但是，如果我们的类的属性比较多，就需要大量重复的工作。可以使用反射来避免重复代码，但反射调用的效率并不高。在这种情况下，使用表达式树进行动态对象生成就是一种比较好的选择。

假设我们有一个 Person 类，有 Name 和 Age 两个属性，现在要使用表达式树动态生成一个 Person 对象并设置 Name 和 Age 两个属性：

public class Person
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
}

var memberBindings = new List<MemberBinding>
{
    Expression.Bind(typeof(Person).GetProperty("Name"), Expression.Constant("Tom")),
    Expression.Bind(typeof(Person).GetProperty("Age"), Expression.Constant(18))
};

Expression<Func<Person>> constructor = Expression.Lambda<Func<Person>>(
    Expression.MemberInit(
        Expression.New(typeof(Person)),
        memberBindings
    )
);

var person = constructor.Compile()();

在这个代码中，我们首先定义了一个 MemberBinding 列表，它表示要绑定的属性。然后使用 Expression.Bind 方法绑定属性，并将它们添加到列表中。最后，使用 Expression.MemberInit 方法将属性列表和构造函数调用组合在一起，并将它们传递给一个 lambda 表达式。

通过编译这个 lambda 表达式，我们就得到了一个生成 Person 对象的委托。最后，使用这个委托就可以动态生成一个 Person 对象了。

示例：动态生成调用方法的表达式树

还可以使用表达式树来动态生成调用方法的委托。例如，以下代码中的表达式表示调用 DateTime.Now.Year 方法，并将结果赋值给一个变量。其中，DateTime.Now.Year 是一个静态方法，但通过表达式树，我们可以生成一个可执行的函数代理。

var target = Expression.Call(typeof(DateTime), "get_Now", Type.EmptyTypes);
var property = typeof(DateTime).GetProperty("Year");
var expr = Expression.Property(target, property);

var func = Expression.Lambda<Func<int>>(expr).Compile();
int year = func();

在这个代码中，我们首先使用 Expression.Call 方法生成调用 get_Now 方法的表达式，然后使用 Expression.Property 方法提取 DateTime.Now.Year 属性的表达式。

最后，使用 Expression.Lambda 方法创建一个 lambda 表达式，并使用 Compile 方法编译成可执行代码，返回一个函数代理。这个函数代理可以用来调用 DateTime.Now.Year 方法，并返回当前年份。

总结

表达式树是 C# 中的一个强大工具，它可以将代码表示成树形形式，用于 LINQ 查询、动态代码生成等场合。在实际编程中，需要充分了解表达式树的语法和应用，才能更好地利用它的功能，提高代码的效率和可维护性。