C# 表达式树
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7. 值类型、引用类型、泛型、集合、调用函数

一，定义变量

C# 表达式树中，定义一个变量，使用 ParameterExpression。

创建变量结点的方法有两种，

Expression.Parameter()
Expression.Variable()
// 另外，定义一个常量可以使用 Expression.Constant()。

两种方式都是生成 ParameterExpression 类型 Parameter() 和 Variable() 都具有两个重载。他们创建一个 ParameterExpression节点，该节点可用于标识表达式树中的参数或变量。

对于使用定义：

Expression.Variable 用于在块内声明局部变量。

Expression.Parameter用于声明输入值的参数。

先看第一种

public static ParameterExpression Parameter(Type type)
{
    return Parameter(type, name: null);
}

        public static ParameterExpression Variable(Type type)
{
    return Variable(type, name: null);
}

从代码来看，没有区别。

再看看具有两个参数的重载

public static ParameterExpression Parameter(Type type, string name)
{
    Validate(type, allowByRef: true);
    bool byref = type.IsByRef;
    if (byref)
    {
        type = type.GetElementType();
    }

    return ParameterExpression.Make(type, name, byref);
}
public static ParameterExpression Variable(Type type, string name)
{
    Validate(type, allowByRef: false);
    return ParameterExpression.Make(type, name, isByRef: false);
}

如你所见，两者只有一个 allowByRef 出现了区别，Paramter 允许 Ref， Variable 不允许。

笔者在官方文档和其他作者文章上，都没有找到具体区别是啥，去 stackoverflow 搜索和查看源代码后，确定他们的区别在于 Variable 不能使用 ref 类型。

从字面意思来看，声明一个变量，应该用Expression.Variable， 函数的传入参数应该使用Expression.Parameter。

无论值类型还是引用类型，都是这样子定义。

二，访问变量/类型的属性字段和方法

访问变量或类型的属性，使用

Expression.Property()

访问变量/类型的属性或字段，使用

Expression.PropertyOrField()

访问变量或类型的方法，使用

Expression.Call()

访问属性字段和方法

Expression.MakeMemberAccess

他们都返回一个 MemberExpression类型。

使用上，根据实例化/不实例化，有个小区别，上面说了变量或类型。

意思是，已经定义的值类型或实例化的引用类型，是变量；

类型，就是指引用类型，不需要实例化的静态类型或者静态属性字段/方法。

上面的解释不太严谨，下面示例会慢慢解释。

1. 访问属性

使用 Expression.Property() 或 Expression.PropertyOrField()调用属性。

调用静态类型属性

Console 是一个静态类型，Console.Title 可以获取编译器程序的实际位置。

Console.WriteLine(Console.Title);

使用表达式树表达如下

MemberExpression member = Expression.Property(null, typeof(Console).GetProperty("Title"));
Expression<Func<string>> lambda = Expression.Lambda<Func<string>>(member);

string result = lambda.Compile()();
Console.WriteLine(result);

Console.ReadKey();

因为调用的是静态类型的属性，所以第一个参数为空。

第二个参数是一个 PropertyInfo 类型。

调用实例属性/字段

C#代码如下

List<int> a = new List<int>() { 1, 2, 3 };
int result = a.Count;
Console.WriteLine(result);
Console.ReadKey();

在表达式树，调用实例的属性

ParameterExpression a = Expression.Parameter(typeof(List<int>), "a");
MemberExpression member = Expression.Property(a, "Count");

Expression<Func<List<int>, int>> lambda = Expression.Lambda<Func<List<int>, int>>(member, a);
int result = lambda.Compile()(new List<int> { 1, 2, 3 });
Console.WriteLine(result);

Console.ReadKey();

除了 Expression.Property() ，其他的方式请自行测试，这里不再赘述。

2. 调用函数

使用 Expression.Call() 可以调用一个静态类型的函数或者实例的函数。

调用静态类型的函数

以 Console 为例，调用 WriteLine() 方法

Console.WriteLine("调用WriteLine方法");

MethodCallExpression method = Expression.Call(
    null,
    typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(string) }),
    Expression.Constant("调用WriteLine方法"));

Expression<Action> lambda = Expression.Lambda<Action>(method);
lambda.Compile()();
Console.ReadKey();

Expression.Call() 的重载方法比较多，常用的重载方法是

public static MethodCallExpression Call(Expression instance, MethodInfo method, params Expression[] arguments)

因为要调用静态类型的函数，所以第一个 instance 为空(instance英文意思是实例)。

第二个 method 是要调用的重载方法。

最后一个 arguments 是传入的参数。

调用实例的函数

写一个类

public class Test
{
    public void Print(string info)
    {
        Console.WriteLine(info);
    }
}

调用实例的 Printf() 方法

Test test = new Test();
test.Print("打印出来");
Console.ReadKey();

表达式表达如下

ParameterExpression a = Expression.Variable(typeof(Test), "test");

MethodCallExpression method = Expression.Call(
    a,
    typeof(Test).GetMethod("Print", new Type[] { typeof(string) }),
    Expression.Constant("打印出来")
    );

Expression<Action<Test>> lambda = Expression.Lambda<Action<Test>>(method,a);
lambda.Compile()(new Test());
Console.ReadKey();

注意的是，Expression.Variable(typeof(Test), "test"); 仅定义了一个变量，还没有初始化/赋值。对于引用类型来说，需要实例化。

上面的方式，是通过外界实例化传入里面的，后面会说如何在表达式内实例化。

三，实例化引用类型

引用类型的实例化，使用 new ，然后选择调用合适的构造函数、设置属性的值。

那么，根据上面的步骤，我们分开讨论。

new

使用 Expression.New()来调用一个类型的构造函数。

他有五个重载，有两种常用重载：

public static NewExpression New(ConstructorInfo constructor);
public static NewExpression New(Type type);

依然使用上面的 Test 类型

NewExpression newA = Expression.New(typeof(Test));

默认没有参数的构造函数，或者只有一个构造函数，像上面这样调用。

如果像指定一个构造函数，可以

NewExpression newA = Expression.New(typeof(Test).GetConstructor(xxxxxx));

这里就不详细说了。

给属性赋值

实例化一个构造函数的同时，可以给属性赋值。

public static MemberInitExpression MemberInit(NewExpression newExpression, IEnumerable<MemberBinding> bindings);

public static MemberInitExpression MemberInit(NewExpression newExpression, params MemberBinding[] bindings);

两种重载是一样的。

我们将 Test 类改成

public class Test
{
    public int sample { get; set; }
    public void Print(string info)
    {
        Console.WriteLine(info);
    }
}

然后

var binding = Expression.Bind(
    typeof(Test).GetMember("sample")[0],
    Expression.Constant(10)
);

创建引用类型

Expression.MemberInit()

表示调用构造函数并初始化新对象的一个或多个成员。

如果实例化一个类，可以使用

NewExpression newA = Expression.New(typeof(Test));
MemberInitExpression test = Expression.MemberInit(newA,
    new List<MemberBinding>() { }
    );

如果要在实例化时给成员赋值

NewExpression newA = Expression.New(typeof(Test));

// 给 Test 类型的一个成员赋值
var binding = Expression.Bind(
    typeof(Test).GetMember("sample")[0],Expression.Constant(10));

MemberInitExpression test = Expression.MemberInit(newA,
    new List<MemberBinding>() { binding}
    );

示例

实例化一个类型，调用构造函数、给成员赋值，示例代码如下

// 调用构造函数
NewExpression newA = Expression.New(typeof(Test));

// 给 Test 类型的一个成员赋值
var binding = Expression.Bind(
    typeof(Test).GetMember("sample")[0], Expression.Constant(10));

// 实例化一个类型
MemberInitExpression test = Expression.MemberInit(newA,
    new List<MemberBinding>() { binding }
    );

// 调用方法
MethodCallExpression method1 = Expression.Call(
    test,
    typeof(Test).GetMethod("Print", new Type[] { typeof(string) }),
    Expression.Constant("打印出来")
    );

// 调用属性
MemberExpression method2 = Expression.Property(test, "sample");

Expression<Action> lambda1 = Expression.Lambda<Action>(method1);
lambda1.Compile()();

Expression<Func<int>> lambda2 = Expression.Lambda<Func<int>>(method2);
int sample = lambda2.Compile()();
Console.WriteLine(sample);

Console.ReadKey();

四，实例化泛型类型于调用

将 Test 类，改成这样

public class Test<T>
{
    public void Print<T>(T info)
    {
        Console.WriteLine(info);
    }
}

Test 类已经是一个泛型类，表达式实例化示例

static void Main(string[] args)
{
    RunExpression<string>();
    Console.ReadKey();
}
public static void RunExpression<T>()
{
    // 调用构造函数
    NewExpression newA = Expression.New(typeof(Test<T>));

    // 实例化一个类型
    MemberInitExpression test = Expression.MemberInit(newA,
        new List<MemberBinding>() { }
        );

    // 调用方法
    MethodCallExpression method = Expression.Call(
        test,
        typeof(Test<T>).GetMethod("Print").MakeGenericMethod(new Type[] { typeof(T) }),
        Expression.Constant("打印出来")
        );

    Expression<Action> lambda1 = Expression.Lambda<Action>(method);
    lambda1.Compile()();

    Console.ReadKey();
}

五，定义集合变量、初始化、添加元素

集合类型使用 ListInitExpression表示。

创建集合类型，需要使用到

ElementInit 表示 IEnumerable集合的单个元素的初始值设定项。

ListInit 初始化一个集合。

C# 中，集合都实现了 IEnumerable，集合都具有 Add 扥方法或属性。

使用 C# 初始化一个集合并且添加元素，可以这样

List<string> list = new List<string>()
{
    "a",
    "b"
};
list.Add("666");

而在表达式树里面，是通过 ElementInit 调用 Add 方法初始化/添加元素的。

示例

MethodInfo listAdd = typeof(List<string>).GetMethod("Add");

/*
 * new List<string>()
 * {
 *     "a",
 *     "b"
 * };
 */
ElementInit add1 = Expression.ElementInit(
    listAdd,
    Expression.Constant("a"),
    Expression.Constant("b")
    );
// Add("666")
ElementInit add2 = Expression.ElementInit(listAdd, Expression.Constant("666"));

示例

MethodInfo listAdd = typeof(List<string>).GetMethod("Add");

ElementInit add1 = Expression.ElementInit(listAdd, Expression.Constant("a"));
ElementInit add2 = Expression.ElementInit(listAdd, Expression.Constant("b"));
ElementInit add3 = Expression.ElementInit(listAdd, Expression.Constant("666"));

NewExpression list = Expression.New(typeof(List<string>));

// 初始化值
ListInitExpression setList = Expression.ListInit(
    list,
    add1,
    add2,
    add3
    );
// 没啥执行的，就这样看看输出的信息
Console.WriteLine(setList.ToString());

MemberExpression member = Expression.Property(setList, "Count");

Expression<Func<int>> lambda = Expression.Lambda<Func<int>>(member);
int result = lambda.Compile()();
Console.WriteLine(result);

Console.ReadKey();
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