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  • C#表达式树

前言

  在使用 EF 开中我们经常使用 xx.Where(p=>p.Name="张三") 查询数据,之把能这样是因为 EF 框架会把这些C#代码转成Sql语句, 其中主要用到的就是表达式树,今天就来学习一下表达式树。

认识表达式树

Func<int,int,int> func = (a, b) => a + b;
Expression<Func<int,int,int>> expression = (a, b) => a + b;

上面分别是 Func 委托和表达式树,看上去很相似,左边只多了 Expression<> 右边完全一样,其实还是有很大区别的,对于委托我们只能传递参数来调用,内部的代码在程序运行中是无从得知的,而表达式树在这点上相反,表达式树是一种数据结构,可以通过 C# 代码清晰的获取内部的细节。

表达式树的另一种写法

上面的例子中是使用 Lambda 为表达式树赋值,其实还有另一种写法

ParameterExpression parameterA = Expression.Parameter(typeof(int),"a");
ParameterExpression parameterB = Expression.Parameter(typeof(int),"b");
BinaryExpression binaryExpression = Expression.Add(parameterA, parameterB);
Expression<Func<int, int, int>> expression = Expression.Lambda<Func<int, int, int>>(binaryExpression,parameterA,parameterB);

上面的例子对应于第一种写法,第一种写法是语法糖,其实编译器最终生成还是这种代码,可以通过反编译软件来验证。

 解析表达式树

认识一下表达式树的主要部分

Body:表达式主体,例子中是二元表达式,常用的还有

  • ConstantExpression:常量表达式
  • ParameterExpression:参数表达式
  • UnaryExpression:一元运算符表达式
  • BinaryExpression:二元运算符表达式
  • TypeBinaryExpression:is运算符表达式
  • ConditionalExpression:条件表达式
  • MemberExpression:访问字段或属性表达式
  • MethodCallExpression:调用成员函数表达式
  • Expression<TDelegate>:委托表达式

 

NodeType:节点类型,例子中是 Lambda ,常用还有的+,-,*,/,>,=,<,&&,|| 等都有,不过并不是符号而是对应的英文,详情查看 ExpressionType 枚举
Parameters:表达式的参数,a 和 b

Console.WriteLine(expression.Body);
Console.WriteLine(expression.NodeType);
Console.WriteLine(expression.Parameters[0]);
Console.WriteLine(expression.Parameters[1]);

输出是

(a + b)
Lambda
a
b

Body 的类型是 Expression,例子中的是二元表达式,所以要转换成 BinaryExpression 类来查看信息

BinaryExpression binaryExpression = (BinaryExpression)expression.Body;
Console.WriteLine(binaryExpression.Left);
Console.WriteLine(binaryExpression.Right);
Console.WriteLine(binaryExpression.NodeType);

输出是

a
b
Add

 

 刚才是一个简单表达式,再来看两个复杂点的,经过第一次解析后 Left 和 Right 就是第一种解析的表达式,可以把 Left 和 Right 再解析一次,最终完全解析,不管多复杂的表达式都可以像这样解析出来

 

 

 

 上面的例子只是为了了解表达式树结构,用这种方法解析存在两个问题

一是 BinaryExpression 这里固定了只能解析二元表达式,如果是其它表达式就会报错

二是不知道需要解析多少层才解析完

要解析表达式树要用 C# 里的 ExpressionVisitor 类,这个类就是专门解析表达式树的,它是一个抽象类,需要建个类继承它,使用过程如下,首先调用父类 Visit 方法,在 Visit 中会判断表达式的类型是一元(对应VisitUnary)、二元(对应VisitBinary),常量(对应VisitConstant)、参数(对应VisitParameter)等表达式,然后就会进对应的解析方法中支解析,比如二元表达式的解析方法就是 VisitBinary,然后我们重写 VisitBinary 

下面是使用 ExpressionVisitor 解析表达式树的例子,这么说并不完全对,解析代码是 ExpressionVisitor 已经写好的,我们做的只解析过程中加入一些自己的代码而已

 

 

 

 首尾呼应

最后来实现一个简单的由表达式树生成sql语句的功能

复制代码
class MyVisitor : ExpressionVisitor
    {
        private string tableName;
        private StringBuilder sbSql = new StringBuilder();
        public override Expression Visit(Expression node)
        {
            return base.Visit(node);
        }
        protected override Expression VisitBinary(BinaryExpression node)
        {
            base.Visit(node.Left);
            sbSql.Append(ExpressionTypeToSql(node.NodeType));
            base.Visit(node.Right);
            return node;
        }
        public string GetSqlString()
        {
            return "select * from "+tableName+" where "+sbSql.ToString();
        }
        protected override Expression VisitConstant(ConstantExpression node)
        {
            if (node.Type == typeof(int))
            {
                sbSql.Append( node.Value);
            }
            else
            {
                sbSql.Append("'"+node.Value+"'");
            }
            return base.VisitConstant(node);
        }
        protected override Expression VisitParameter(ParameterExpression node)
        {
            if (tableName == null)
            {
                tableName = "[" + node.Type.Name + "]";
            }
            return base.VisitParameter(node);
        }
        protected override Expression VisitMember(MemberExpression node)
        {
            sbSql.Append("[" + node.Member.Name + "]");
            return base.VisitMember(node);
        }
        public string ExpressionTypeToSql(ExpressionType expressionType)
        {
            switch (expressionType)
            {
                case ExpressionType.Add:
                    return " + ";
                case ExpressionType.And:
                case ExpressionType.AndAlso:
                    return " and ";
                case ExpressionType.Equal:
                    return " = ";
                case ExpressionType.NotEqual:
                    return " != ";
                case ExpressionType.GreaterThan:
                    return " > ";
                case ExpressionType.GreaterThanOrEqual:
                    return " >= ";
                case ExpressionType.LessThan:
                    return " < ";
                case ExpressionType.LessThanOrEqual:
                    return " <= ";
                case ExpressionType.Multiply:
                    return " * ";
                case ExpressionType.Or:
                case ExpressionType.OrElse:
                    return " or ";
                default:
                    return "";
            }
        }
    }
复制代码
Expression<Func<Person, bool>> expression = p=>p.Name=="张三"&&p.Name!="李四";
MyVisitor myVisitor = new MyVisitor();
myVisitor.Visit(expression);
Console.WriteLine(myVisitor.GetSqlString());

 


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