表达式树和泛型委托

      什么是表达式树?

          表达式树又称为表达式目录树,以数据形式表示语言级代码。所有的数据都存储在树结构中，每个结点表示一个表达式(Expression)。要想手动生成表达式树我们需要引用System.Linq.Expressions 命名空间,最重要的一个类是Expression,它是所有表达式的基类。例如：

          1:参数表达式：ParameterExpression,就是一个方法中的参数,例如 search(string key),key可以看成是一个参数表达式。
          2:二元表达式：BinaryExpression,例如a+b等。
          3:方法调用表达式：MethodCallExpression，例如：自定义LINQ提供程序中实现orderby 的操作：

MethodCallExpression orderByCallExpression = Expression.Call(
                typeof(Queryable),
                "OrderBy",
                new Type[] { queryableData.ElementType, queryableData.ElementType },
                whereCallExpression,
                Expression.Lambda<Func<string, string>>(pe, new ParameterExpression[] { pe }));

 

         4:常数表达式：ConstantExpression，例如数值5。
         5:字段或属性表达式：MemberExpression，例如str.Length。Expression.Property(pe, typeof(string).GetProperty("Length"));
         6:带有条件运算的表达式：ConditionalExpression。
         7:描述lambda表达式：LambdaExpression
         8:一元运算符的表达式:UnaryExpression
         9:表达式和类型之间的相关操作：TypeBinaryExpression
         等等，它们都继承Expression。

          

     泛型委托:

        表达式树经常与泛型委托一起使用，这里简单介绍下什么是泛型委托。Func<(Of <(T, TResult>)>) 泛型委托:封装一个具有一个参数并返回 TResult 参数指定的类型值的方法。如果想增加参数可以写成Func<(Of <(T1,T2， TResult>)>) 等。这种方法比起传统的显示声明委托的方法从代码结构上要简化不少，我们不用特意去申请一个delegate,所有的委托都可以用泛型委托来代替。这里简单来实现一个算术表达式来说明泛型委托的好处。

     算术表达：(a+b)^b

    1:传统的显示申明委托方式。

       1):申明一个委托：

/// <summary>
    /// (a+b)^b 委托
    /// </summary>
    /// <param name="num_1">para 1</param>
    /// <param name="num_2">para 2</param>
    /// <returns></returns>
    public delegate double PowerCompute(double num_1, double num_2);

  
      2):编码委托对应的方法体

/// <summary>
        /// (a+b)^b方法
        /// </summary>
        /// <param name="num_1">para 1</param>
        /// <param name="num_2">para 2</param>
        /// <returns></returns>
        public static  double GetPowerCompute(double num_1, double num_2)
        {
            return Math.Pow((num_1 + num_2), num_2);
        }

       3):调用：
  

double dResult = 0;
            PowerCompute pc = GetPowerCompute;
            dResult = pc(2, 2);
            Console.WriteLine(dResult.ToString());

 

    2:泛型委托实现：

      1):编码委托对应的方法体,方法同上面代码中第二步。

      2):调用

 

Func<double ,double ,double > fc=GetPowerCompute;
            dResult = fc(2, 2);
            Console.WriteLine(dResult.ToString());

 

    表达式树的执行:

    表达式树和泛型委托:   这里实现一个简单的表达式树，实现(a+b)^b, 过程中需要知道以下三个比较重要的方法。

    1:Expression<(Of <(TDelegate>)>) :以表达式目录树的形式将强类型 lambda 表达式表示为数据结构。
 

    2: Expression.Lambda方法:创建一个表示 lambda 表达式的表达式目录树。

    3:Expression<(Of <(TDelegate>)>).Compile :将表达式目录树描述的 lambda 表达式编译为可执行代码。

    下面是(a+b)^b的表达式树生成可执行代码并且在客户端进行调用的代码:

ParameterExpression penum_1 = Expression.Parameter(typeof(double), "num_1");
            ParameterExpression penum_2 = Expression.Parameter(typeof(double), "num_2");
            BinaryExpression _be = Expression.Add(penum_1, penum_2);
            BinaryExpression _be2 = Expression.Power(_be, penum_2);
            Expression<Func<double, double, double>> ef = Expression.Lambda<Func<double, double, double>>(_be2, new ParameterExpression[] { 

penum_1, penum_2 });
            Func<double, double, double> cf = ef.Compile();
            return cf(num_1 ,num_2 );

 

        下面是(a+b)^b的表达式树的关系图

 

    表达式树的修改:

        表达式目录树是不可变的，这意味着不能直接修改表达式目录树。若要更改表达式目录树，必须创建现有表达式目录树的一个副本，并在创建副本的过程中执行所需更改。您可以使用表达式目录树访问器遍历现有表达式目录树，并复制它访问的每个节点。我们可以创建自定义类来继承ExpressionVisitor，在自定义类中重定相应方式来达到修改表达式树的目的。