带你一文了解C#中的Expression

什么是Expression

在C#中，Expression是一个抽象类，它代表了一个包含单个值、操作符、变量、方法调用或属性访问等逻辑的树形结构。

Expression对象可以被应用于以程序方式表示代码逻辑的情况，通常被用于了解程序上下文、编译代码或构建API。具体来说，Expression很常用于Lambda表达式和LINQ查询。

如何使用Expression

创建Expression对象

下面是一个示例，用于创建一个表示加法的Expression对象:

ParameterExpression left = Expression.Parameter(typeof(int), "left");
ParameterExpression right = Expression.Parameter(typeof(int), "right");

BinaryExpression add = Expression.Add(left, right);

Expression<Func<int, int, int>> expression = Expression.Lambda<Func<int, int, int>>(add, left, right);

上面的代码使用Expression.Parameter方法来创建两个ParameterExpression对象，分别代表了加法中的“左值”和“右值”。随后，我们使用Expression.Add方法来创建一个BinaryExpression对象，表示将两个参数相加。最后，我们调用Expression.Lambda方法来创建一个Expression<Func<int, int, int>>对象，表示一个接受两个int类型参数并返回一个int类型结果的Lambda表达式。

分析Expression对象

使用Expression的另一个常见场景是，编译器需要确切了解代码中的Lambda表达式，才能正确地将Lambda表达式编译成实际的方法或代码块。在这种情况下，我们需要通过分析Expression对象来“了解”Lambda表达式。

例如：

Expression<Func<int, bool>> expression = x => x > 5;

var constantExpression = expression.Body as BinaryExpression;
var left = constantExpression.Left as ParameterExpression;
var right = constantExpression.Right as ConstantExpression;
var op = constantExpression.NodeType;

Console.WriteLine($"Expression: {expression}");
Console.WriteLine($"Left: {left}");
Console.WriteLine($"Operator: {op}");
Console.WriteLine($"Right: {right}");

上面的代码中，我们创建了一个接受int类型参数并返回bool类型结果的Lambda表达式，并使用expression.Body属性获取了表达式体。后续，我们将表达式体转换成了一个BinaryExpression对象，并使用constantExpression.Left、constantExpression.Right和constantExpression.NodeType属性来获取其左操作数、右操作数和运算符类型。最后，我们将这些值输出到控制台。

Expression的优势

正如前面所提到的，使用Expression可以让我们以一种可编程的方式来了解和操作C#中的代码逻辑。这种方式不仅提高了我们的代码质量和可读性，也能让我们能够自动分析和修改代码。

例如，在LINQ的应用程序中，我们可以使用Expression来定义查询筛选器，然后可以动态地修改这些筛选器并生成新的LINQ查询，而无需重复编写和维护多个查询。

Expression<Func<User, bool>> filter = u => u.Name.Contains("John");
var modifiedFilter = ParameterExpressionReplacer.Replace(filter, "IsAdmin", u => u.IsAdmin);

上面的代码中，我们将User实体类型的查询参数定义为了一个接受User类型参数、返回bool类型结果的Lambda表达式。该表达式的筛选条件是：只要“John”在User的Name属性中就返回true。

通过使用名为ParameterExpressionReplacer的工具类，我们可以在运行时动态地将User实体类型查询的条件转换为管理员查询，从而不必编写不同版本的查询。

总结

本文从理论和实践两个方面以及两个示例的角度来了解了C#中的Expression，该类是一个表示代码逻辑的树形结构，常用于Lambda表达式和LINQ查询。我们使用示例来了解了如何创建和分析Expression对象，并介绍了使用Expression的优势，以及如何动态修改查询和代码。