C#---Expression(表达式)

前言：Expression 是C# 高级编程，表达式的应用场景有 ORM框架：Entity Framework，Dapper等，规则引擎：动态业务规则评估，依赖注入：高级DI容器实现，测试框架：模拟和断言，动态查询构建：根据用户输入构建查询等等。学习掌握Expression 对于构建动态逻辑的应用非常有帮助。

1.Expression 的由来

为了将Linq 查询语句转换成SQL语句，在其它外部服务器上执行。将代码是给计算机执行的指令序列到代码是可以通过分析，转换和解释的数据结构。
将代码表示为数据结构，表达式架起了编译时静态世界到运行时动态世界的桥梁。

2. Expression的常用语法

2.1 Expression 特点

知道了Expression的目的，就是为了表达代码的数据结构。那么表达式的很多特点跟代码的表述形式很相近。

在学习一门语法之前，要先学习语句，变量，常量，赋值，参数，算术运算，条件语句，循环语句，方法，类，对象，成员调用，异常等等。

Expression 的类型有 NodeType 有84 种之多大多提供了表述以上代码的形式。

这里举个例子说明：

例1：想要定义一个变量，并且为这个变量赋值，打印输出这个变量的值

ParameterExpression varExp = Expression.Variable(typeof(int), "i");ConstantExpression conExp = Expression.Constant(10, typeof(int));BinaryExpression assignExp = Expression.Assign(varExp, conExp);Expression lambda = Expression.Block(new[] { varExp }, assignExp, varExp);Expression<Func<int>> lambdaExp = Expression.Lambda<Func<int>>(lambda);Console.WriteLine(lambdaExp.Compile().Invoke());

既然知道了表达式的目的就是表述一段代码结构，那这段代码结构是可以被编译器编译成委托，然后被执行的。

Console.WriteLine(lambdaExp.Compile().Invoke());

Expression 是所有表达式类型的基类。
Expression 的类型能够编写的大多数代码结构
通过表达式语句块最终编译动态生成一个委托

2.3 Expression核心组件

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Linq.Expressions;
using System.Reflection.Metadata;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;namespace Study01_Expression.Study1_Expression
{internal class _01_Expression{private static readonly Lazy<_01_Expression> _instance = new Lazy<_01_Expression>(() => new _01_Expression());public static _01_Expression Instance => _instance.Value;public void Test(){Study3();}/// <summary>/// 初识表达式的核心组件/// </summary>public void Study1(){// 1.表达式的基类： Expression// 2.参数表达式：ParameterExpression// 3.二元运算表达式：BinaryExpression// 4.常量表达式：ConsantExpression// 5 方法表达式：MethodCallExpression// 6.属性或字段表达式： MemberExpression// 7.Lambda表达式：LambdaExpressionStringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();stringBuilder.Append("\r\n1.表达式的基类： Expression");stringBuilder.Append("\r\n2.参数表达式：ParameterExpression");stringBuilder.Append("\r\n3.二元运算表达式：BinaryExpression");stringBuilder.Append("\r\n4.常量表达式：ConsantExpression");stringBuilder.Append("\r\n5.方法表达式：MethodCallExpression");stringBuilder.Append("\r\n6.属性或字段表达式： MemberExpression");stringBuilder.Append("\r\n7.Lambda表达式：LambdaExpression");Console.WriteLine(stringBuilder.ToString());}/// <summary>/// 7类表达式的基本使用/// </summary>public void Study2(){// 1.基本元素的创建// 2.二元运算的基本使用// 3.成员表达式的基本使用// 4.控制流语句的使用// 5.Lambda 表达式的使用// 6.组合表达式的基本使用}/// <summary>/// 表达式基本原素的创建/// </summary>public void Study3(){//// 1.参数与常量//ParameterExpression parameterExpression = Expression.Parameter(typeof(int), "X");//ConstantExpression constantExpression = Expression.Constant(10, typeof(int));//ConstantExpression constantExpression1 = Expression.Constant(10);//// 2.变量//ParameterExpression parameterExpression1 = Expression.Variable(typeof(int), "Name");//// 在Block中使用变量//BlockExpression blockExpression = Expression.Block(//    new[] { parameterExpression1 },//    Expression.Assign(parameterExpression1, Expression.Constant(5)),//    parameterExpression1//    );//Console.WriteLine(blockExpression.ToString());}/// <summary>/// 运算表达式方法/// </summary>public void Study4(){// 算术运算BinaryExpression binaryExpression = Expression.And(Expression.Constant(2), Expression.Constant(3));// 比较运算// =BinaryExpression binaryExpression1 = Expression.Equal(binaryExpression, Expression.Constant(4));// !=BinaryExpression binaryExpression2 = Expression.NotEqual(binaryExpression1, Expression.Constant(5));// >BinaryExpression binaryExpression3 = Expression.GreaterThan(binaryExpression1, binaryExpression2);// <BinaryExpression binaryExpression4 = Expression.LessThan(binaryExpression3, Expression.Constant(6));// 逻辑运算符// &BinaryExpression binaryExpression5 = Expression.Add(binaryExpression1, binaryExpression2);// |BinaryExpression binaryExpression6 = Expression.Or(binaryExpression5, binaryExpression4);// &&BinaryExpression binaryExpression7 = Expression.AndAlso(binaryExpression6, binaryExpression5);// || BinaryExpression binaryExpression8 = Expression.OrElse(binaryExpression6, binaryExpression7);// !UnaryExpression unaryExpression = Expression.Not(binaryExpression8);}/// <summary>/// 成员访问与方法调用/// </summary>public void Study5(){// 1.属性和字段的访问ParameterExpression param = Expression.Parameter(typeof(int), "X");Expression.Field(param, "_internalField");Expression.Property(param, "Length");// 静态成员的访问Expression.Property(null, typeof(DateTime), "Now");ParameterExpression personParam = Expression.Parameter(typeof(Persion), "P");// 2.方法的调用// p.SayHello("World");Expression.Call(personParam,typeof(Persion).GetMethod("SayHello"),Expression.Constant("World"));// string.Concat("Hello","","World");// 静态方法的调用Expression.Call(typeof(string).GetMethod("Concat", new[] { typeof(string), typeof(string), typeof(string) }),Expression.Constant("Hello"),Expression.Constant(""),Expression.Constant("World"));}/// <summary>/// 对象的创建与初始化/// </summary>public void Study6(){NewExpression newExpression = Expression.New(typeof(Persion).GetConstructor(new[] { typeof(string), typeof(int) }),Expression.Constant("Join"),Expression.Constant(25));Persion persion = Expression.Lambda<Func<Persion>>(newExpression).Compile().Invoke();persion.SayHello("你好");}/// <summary>/// Expression构建表达式树/// </summary>public void Study7(){Expression<Func<int, int>> squareExpression = x => x * x;Console.WriteLine(squareExpression); // 输出 x => (x * x)// 编译并执行表达式树Func<int, int> func = squareExpression.Compile();int v = func.Invoke(5);Console.WriteLine(v);}/// <summary>/// 动态调用任意方法/// </summary>public void Study8(){Persion persion = new Persion("嘻嘻", 6);ConstantExpression constantExpression = Expression.Constant(persion);System.Reflection.MethodInfo? methodInfo = persion.GetType().GetMethod("SayHello");ParameterExpression parameterExpression = Expression.Parameter(typeof(string), "str");MethodCallExpression methodCallExpression = Expression.Call(constantExpression, methodInfo, parameterExpression);Expression<Action<string>> expression = Expression.Lambda<Action<string>>(methodCallExpression, parameterExpression);expression.Compile().Invoke("你好");}}public class Persion{public string Name { get; set; }public int Age { get; set; }public Persion(string name, int age){Name = name;Age = age;}public void SayHello(string str){Console.WriteLine(string.Format("name{0},age{1},SayHello,{2}", Name, Age, str));}}
}

2.3 学习表达式的常见错误

变量的作用域在一个块内才有效，变量可以定义在作用域的外面。但是变量必须放在块内。
Lambda表达式的作用域对于参数或者变量定义可以放在外面，但是对于在body 内使用的参数或者变量，必须要在lambda 里面传入参数或者变量表达式对象。否则就会出现在此作用域内未定义的异常报错。

在这里插入图片描述
在lambda里面传入变量表达式实例参数。

  ParameterExpression jExp = Expression.Variable(typeof(int), "j");Expression<Func<int, int>> expression = Expression.Lambda<Func<int, int>>(Expression.Multiply(jExp, jExp),  //  参数 j 在此作用域内可见jExp);Console.WriteLine(expression.Compile().Invoke(10));

因为这里委托传入一个参数，但有时候不需要传入参数，但是想要使用参数表达式，又必须在Lmbda 的主体作用域范围里面有效，此时必须要借助表达式语句块来实现。

 Expression.Assign(jExp, Expression.Constant(5));BinaryExpression assign6 = Expression.Assign(jExp, Expression.Constant(6));BinaryExpression binaryExpression = Expression.Multiply(jExp, jExp);BinaryExpression binaryExpression1 = Expression.Assign(jExp, binaryExpression);BlockExpression blockExpression = Expression.Block(new[] { jExp }, assign6, binaryExpression, binaryExpression1, jExp);Expression<Func<int>> expression1 = Expression.Lambda<Func<int>>(blockExpression);Console.WriteLine(expression1.Compile().Invoke());

作用域这个对于初学者来说非常容易出错，这个点需要注意哦。

3. Expression和委托的区别

表达式动态编译之后就是委托。
表达式描述可以根据代码逻辑动态构建代码结构，是动态的。
而委托是已经完成的，代表一个固定的代码片段。

4. Expression的使用场景

依赖注入
在依赖注入的框架的实现，是通过表达式来完成的，其中包括创建者，对注入的不同类型创建一个对象，然后为对象属性赋值，最后通过容器获取到这个对象，这里的实现过程通过表达式来实现的。
Linq多条件动态构建多条件查询 Where 里面就是一个委托，通过构建表达式分析生成委托
ORM框架：Entity Framework，Dapper等（这里暂时未遇到，等遇到再更新）
对象属性映射