表达式树，它与表达式、委托

表达式树，它与表达式、委托有什么区别？

序言

 

　　首先，需要普及下基础知识：

 

　　Expression我们称之为：表达式树，

 

　　而Func<>或者Action 称之为：匿名委托，Func与Action的区别是Func带返回值（至少一个参数），Action不带返回值（可以没有任何参数）。

 

　　以上的关键词是在.net 3.5之后出现的，配合Linq中Lambda使用。

 

　　当然Expression还可以动态的进行构造它，而不使用Lambda表达式来定义。

 

什么是表达式树

 

　　它是一种数据结构体，用于存储需要计算、运算的一种结构。这种结构可以只是”存储“，而不进行运算。

 

　　就好像我们写了一个方法函数，而不调用它一样。但是这种结构，我们是可以在程序在运行时，进去动态改变它的。而我们的Func一旦定义好编译后是无法更改的。

 

　　通常表达式树是配合委托一起的，比如：Expression<Func<int,int>>。

 

虽然博主一直想以简单明了的说明去描述它，但感觉越描越黑。。。。

 

 　　仅仅是拿Expression来描述它的概念觉得还是不易让大家通俗易懂，所以我还是把它跟Func<>一起描述吧：

 

　　首先Expression<Func<>>是可以转成Func的。反过来则不行。我们可以理解为Func<>经过定义后，就无法改变它了。而表达式树(Expression<Func<>>则是可以进行变更的。

 

　　其次Expression<Func<>>如开头描述，仅仅只是一种数据结构，或者说载体。它本身并没有运算、计算的能力。如果需要这些”能力“，则必须转为Func<>才行。

 

　　或者我们可以这样认为：Expression<Func<>>是变量，而Func<>是”方法函数“。

 

表达式树与匿名委托使用场合

 

　　两者都可以通过Lambda语法进行定义，比如：

 

1 Expression<Func<UserVO, object>> exp = o => o.ID > 0 && o.UserName == "farseer.net";
2 Func<UserVO, object> fun = o => o.ID > 0 && o.UserName == "farseer.net";

 

　　但是，Func一旦定义是无法在运行时改变它的，当然我这里说的改变是动态构造，而不是重新定义（赋值）。而表达式树是可以的。

 

　　比如上面的exp变量改变成：

 

Expression<Func<UserVO, object>> exp = o => o.ID != 1 && (o.UserName == "steden" || o.UserName == "farseer.net")

 

 　　并且，你无法在运行时知道Func的内部是什么，或者说它在做什么运算。Func的目地只是提供.net运算时的计算。

 

　　精髓：在你需要把这种表达式，转换成另外一种形式时，必须使用Expression。

 

　　也可以狭义的理解为，好比Func是闭源的，你拿到别人的dll，无法改变它，只能调用它，而Expression好比你拿到了开源的代码，你随时可以更改它内部的结构。

 

　　比如：在我的Farseer.Net中，需要开发者通过传入上面的exp变量时，Farseer.Net能把它转换成SQL：

 

1 select * from UserVO where ID > 0 and UserName = 'farseer.net'

 

　　因为Expression是可以在运行时，分析它的数据结构。而Func是不可以的。（这里可以理解为Func是被”编译“的。）

 

　　因此，在你需要把.net的某些运算，转换成其它表达形式，传输到其它进程、服务器、文件、数据库时，必须使用表达式树。因为它是允许通过代码进行动态解析的。

 

Linq To xx 的使用

 

　　解析完了上面所说的，回过头来我们在想想Linq To Sql 跟Linq To Object时，里面的 Where方法的形参是如何定义的：

 

Linq To Object：

 

1 public static IEnumerable<TSource> Where<TSource>(this IEnumerable<TSource> source, Func<TSource, bool> predicate)

 

Linq To Sql：

 

1 public static IQueryable<TSource> Where<TSource>(this IQueryable<TSource> source, Expression<Func<TSource, bool>> predicate)

 

 　　所以，现在我们知道为什么IQueryable.Where 用的是：Expression<Func<TSource, bool>> predicate参数了。（因为需要转换成数据库所能识别的SQL。）

 

　　而如果我们是本地变量（Linq To Object）时，是这样操作的：

 

1 var lst = new List<int>();
2 lst.Where(o => o > 0);

 

　　注意lst.Where传入的是Func。而不是Expression，因为这里的计算直接用.net framework来完成。而不需要转换成其它语言（比如T-SQL)。

 

尾声

 

　　因为本系列主要讲的是表达式树，而不是委托，但大家容易把表达式树与委托搞混淆，或者不清楚他们的区别，我们先通过这一篇来描述他们是什么，以及在什么场景下使用到。

 

　　当然，在我们定义好一个委托时，我们可以立即调用它：

 

1 Func<int, bool> fun = o => o > 0;
2 // result = true，因为传入100是大于0的
3 bool result = fun(100);

 

　　而如果是表达式树，也可以像委托那样调用，不过我们必须通过调用Compile()转成对应的委托后才可：

 

1 Expression<Func<int, bool>> fun = o => o > 0;
2 // result = true，因为传入100是大于0的
3 bool result = fun.Compile()(100);

 

　　看看Compile的注释：

 

 1   /// <summary>
 2   /// 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。此类不能被继承。
 3   /// </summary>
 4   /// <typeparam name="TDelegate"><see cref="T:System.Linq.Expressions.Expression`1"/> 表示的委托的类型。</typeparam>
 5   public sealed class Expression<TDelegate> : LambdaExpression
 6   {
 7     /// <summary>
 8     /// 将表达式树描述的 lambda 表达式编译为可执行代码，并生成表示该 lambda 表达式的委托。
 9     /// </summary>
10     /// 
11     /// <returns>
12     /// 一个 <paramref name="TDelegate"/> 类型的委托，它表示由 <see cref="T:System.Linq.Expressions.Expression`1"/> 描述的已编译的 lambda 表达式。
13     /// </returns>
14     public new TDelegate Compile();

 

总结

 

　　通过本篇，简单了解了表达式树与委托的区别，后面的篇幅中我们核心讲表达式树。

 

　　其实真要完整的描述清楚表达式树及其使用，单靠几篇博文来描述是很难的。但本着分享自己的学习心得态度来跟大家分享。

 

　　表达式树对于开发者来说是非常重要的一项技术，如果没有表达式树的出现，在以前性能、计算过程的缓存只能靠Emit来实现。（表达式树实质也是由Emity实现的。）

 

　　所以推荐所有.net开发者都需要学习并精通它。

 

 

 

分类: 表达式树

标签: 表达式树, Expression, 委托, 匿名委托, Lambda, Linq