C#運算式樹-有解無憂

前言

　　在使用 EF 開中我們經常使用 xx.Where(p=>p.Name="張三") 查詢資料，之所以能這樣是因為 EF 框架會把這些C#代碼轉成Sql陳述句，其中主要用到的就是運算式樹，今天就來學習一下運算式樹，

認識運算式樹

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

上面分別是 Func 委托和運算式樹，看上去很相似，左邊只多了 Expression<> 右邊完全一樣，其實還是有很大區別的，對于委托我們只能控制執行，內部的代碼在程式運行中是無從得知的，而運算式樹在這點上相反，運算式樹是一種資料結構，可以通過 C# 代碼清晰的獲取內部的細節，

運算式樹的另一種寫法

上面的例子中是使用 Lambda 為運算式樹賦值，其實還有另一種寫法

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);

上面的例子對應于第一種寫法，第一種寫法是語法糖，其實編譯器最終生成還是這種代碼，可以通過反編譯軟體來驗證，

決議運算式樹

認識一下運算式樹的主要部分

Body：運算式主體，例子中是二元運算式，常用的還有

ConstantExpression：常量運算式
ParameterExpression：引數運算式
UnaryExpression：一元運算子運算式
BinaryExpression：二元運算子運算式
TypeBinaryExpression：is運算子運算式
ConditionalExpression：條件運算式
MemberExpression：訪問欄位或屬性運算式
MethodCallExpression：呼叫成員函式運算式
Expression<TDelegate>：委托運算式

NodeType：節點型別，例子中是 Lambda ，常見還有的+，-，*，/，>，=，<，&&，|| 等都有，不過并不是符號而是對應的英文，詳情查看 ExpressionType 列舉
Parameters：運算式的引數，a 和 b

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

輸出是

(a + b)
Lambda
a
b

Body 的型別是 Expression，例子中的是二元運算式，所以要轉換成 BinaryExpression 類來查看資訊

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

輸出是

a
b
Add

剛才是一個簡單運算式，再來看兩個復雜點的，經過第一次決議后 Left 和 Right 就是第一種決議的運算式，可以把 Left 和 Right 再決議一次，最終完全決議，不管多復雜的運算式都可以像這樣決議出來

上面的例子只是為了了解運算式樹結構，用這種方法決議存在兩個問題

一是 BinaryExpression 這里固定了只能決議二元運算式，如果是其它運算式就會報錯

二是不知道需要決議多少層才決議完

要決議運算式樹要用 C# 里的 ExpressionVisitor 類，這個類就是專門決議運算式樹的，它是一個抽象類，需要建個類繼承它，使用程序如下，首先呼叫父類 Visit 方法，在 Visit 中會判斷運算式的型別是一元（對應VisitUnary）、二元（對應VisitBinary），常量（對應VisitConstant）、引數（對應VisitParameter）等運算式，然后就會進對應的決議方法中支決議，比如二元運算式的決議方法就是 VisitBinary，然后我們重寫 VisitBinary

下面是使用 ExpressionVisitor 決議運算式樹的例子，這么說并不完全對，決議代碼是 ExpressionVisitor 已經寫好的，我們做的只決議程序中加入一些自己的代碼而已

首尾呼應

最后來實作一個簡單的由運算式樹生成sql陳述句的功能

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 "";
            }
        }
    }

Expression<Func<Person, bool>> expression = p=>p.Name=="張三"&&p.Name!="李四";
MyVisitor myVisitor = new MyVisitor();
myVisitor.Visit(expression);
Console.WriteLine(myVisitor.GetSqlString());

轉載請註明出處，本文鏈接：https://www.uj5u.com/net/94868.html

標籤：C#

上一篇：C#委托(delegate、Action、Func、predicate)和事件

下一篇：[譯]C# 7系列，Part 3: Default Literals 默認文本運算式