C#3.0新增功能10 表達式樹 02 說明

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　　表達式樹是定義代碼的數據結構。 它們基於編譯器用於分析代碼和生成已編譯輸出的相同結構。表達式樹和 Roslyn API 中用於生成分析器和 CodeFixes 的類型之間存在不少類似之處。 （分析器和 CodeFixes 是 NuGet 包，用於對代碼執行靜態分析，並可爲開發人員建議可能的修補程序。）二者概念類似，且最終結果是一種數據結構，該結構容許以有意義的方式對源代碼進行檢查。 可是，表達式樹基於一組與 Roslyn API 徹底不一樣的類和 API。

讓咱們來舉一個簡單的示例。 如下是一個代碼行：

var sum = 1 + 2;

若是要將其做爲一個表達式樹進行分析，則該樹包含多個節點。 最外面的節點是具備賦值 (var sum = 1 + 2;) 的變量聲明語句，該節點包含若干子節點：變量聲明、賦值運算符和一個表示等於號右側的表達式。 該表達式被進一步細分爲表示加法運算、該加法左操做數和右操做數的表達式。

讓咱們稍微深刻了解一下構成等於號右側的表達式。 該表達式是 1 + 2。 這是一個二進制表達式。 更具體地說，它是一個二進制加法表達式。 二進制加法表達式有兩個子表達式，表示加法表達式的左側和右側節點。 此處的兩個節點都是常量表達式：左操做數是值 1，右操做數是值 2。

直觀地看，整個語句是一個樹：應從根節點開始，遍歷到樹中的每一個節點，以查看構成語句的代碼：

• 具備賦值 (var sum = 1 + 2;) 的變量聲明語句
  • 隱式變量類型聲明 (var sum)賦值運算符 (=)
    • 隱式 var 關鍵字 (var)
    • 變量名稱聲明 (sum)
  • 二進制加法表達式 (1 + 2)
    • 左操做數 (1)
    • 加法運算符 (+)
    • 右操做數 (2)

這可能看起來很複雜，但它功能強大。 按照相同的過程，能夠分解更加複雜的表達式。 請思考此表達式：

var finalAnswer = this.SecretSauceFunction(currentState.createInterimResult(),
                                           currentState.createSecondValue(1, 2),
                                           decisionServer.considerFinalOptions("hello")
                                           ) 
                  + MoreSecretSauce('A', DateTime.Now, true);

上述表達式也是具備賦值的變量聲明。 在此狀況下，賦值的右側是一棵更加複雜的樹。 我不打算分解此表達式，但請思考一下不一樣的節點多是什麼。 存在使用當前對象做爲接收方的方法調用，其中一個調用具備顯式 this 接收方，一個調用不具備此接收方。 存在使用其餘接收方對象的方法調用，存在不一樣類型的常量參數。 最後，存在二進制加法運算符。 該二進制加法運算符多是對重寫的加法運算符的方法調用（具體取決於 SecretSauceFunction() 或 MoreSecretSauce() 的返回類型），解析爲對爲類定義的二進制加法運算符的靜態方法調用。

儘管具備這種感知上的複雜性，但上面的表達式建立了一種樹形結構，能夠像第一個示例那樣輕鬆地導航此結構。 能夠保持遍歷子節點，以查找表達式中的葉節點。 父節點將具備對其子節點的引用，且每一個節點均具備一個用於介紹節點類型的屬性。

表達式樹的結構很是一致。 瞭解基礎知識後，你甚至能夠理解以表達式樹形式表示的最複雜的代碼。 優美的數據結構說明了 C# 編譯器如何分析最複雜的 C# 程序並從該複雜的源代碼建立正確的輸出。

熟悉表達式樹的結構後，你會發現經過快速得到的知識，你可處理許多愈來愈高級的方案。 表達式樹的功能很是強大。

除了轉換算法以在其餘環境中執行以外，表達式樹還可用於在執行代碼前輕鬆編寫檢查代碼的算法。 能夠編寫參數爲表達式的方法，而後在執行代碼以前檢查這些表達式。 表達式樹是代碼的完整表示形式：能夠看到任何子表達式的值。 能夠看到方法和屬性名稱。 能夠看到任何常數表達式的值。 還能夠將表達式樹轉換爲可執行的委託，並執行代碼。

經過表達式樹的 API，可建立表示幾乎任何有效代碼構造的樹。 可是，出於儘量簡化的考慮，不能在表達式樹中建立某些 C# 習慣用語。 其中一個示例就是異步表達式（使用 async 和 await關鍵字）。 若是須要異步算法，則須要直接操做 Task 對象，而不是依賴於編譯器支持。 另外一個示例是建立循環。 一般，經過使用 for、foreach、while 或 do 循環對其進行建立。 正如稍後能夠在本系列中看到的那樣，表達式樹的 API 支持單個循環表達式，該表達式包含控制重複循環的 break 和 continue 表達式。

不能執行的操做是修改表達式樹。 表達式樹是不可變的數據結構。 若是想要改變（更改）表達式樹，則必須建立基於原始樹副本但包含所需更改的新樹。

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