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C#的Expression Trees是什么?如何动态构建和编译代码?

幻夢星雲

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发布时间:2025-11-23 18:53:02

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来源于php中文网

原创

Expression Trees 将 lambda 表达式转为可操作的树形数据结构,用于动态构建和转换代码逻辑。1. 支持运行时解析、修改表达式,实现“代码即数据”;2. 核心应用于 LINQ to SQL 和 Entity Framework 的查询翻译;3. 可手动通过 Expression 类构造节点并生成表达式树;4. 调用 Compile() 将树编译为高效委托执行;5. 常用于高性能场景如动态查询、属性访问器生成等。

c#的expression trees是什么?如何动态构建和编译代码?

Expression Trees 是 C# 中一种将代码表示为数据结构的技术。它把 lambda 表达式转换成树形结构,节点代表表达式中的操作(比如变量、常量、方法调用、二元运算等)。这使得程序可以在运行时检查、修改或生成代码逻辑,是 LINQ 查询(尤其是远程查询如 Entity Framework)的核心机制。

与直接编译执行的委托不同,Expression Trees 允许你“看”到代码的结构,然后动态构建或转换它。你可以把它理解为“代码即数据”。

基本结构和用途

Expression Trees 通常从 lambda 表达式创建:

Expression> expr = x => x > 5;

上面的代码不会执行 x > 5,而是创建一个表达式树对象,描述这个逻辑。你可以访问它的 Body(BinaryExpression)、Parameters(ParameterExpression)等节点。

常见用途包括:

  • LINQ to SQL / Entity Framework:将 C# 表达式翻译成 SQL
  • 动态查询构建(如根据用户输入拼接条件)
  • 反射替代方案,提高性能
  • ORM 映射和属性访问器生成

如何动态构建表达式

你可以不使用 lambda 字面量,而是通过 Expression 类的静态方法手动构造表达式树。

例如,构建一个等价于 x => x * 2 + 3 的表达式:

// 定义参数 var param = Expression.Parameter(typeof(int), "x");

// 构建 x * 2 var multiply = Expression.Multiply(param, Expression.Constant(2));

// 构建 x * 2 + 3 var add = Expression.Add(multiply, Expression.Constant(3));

// 创建 lambda: x => x * 2 + 3 var lambda = Expression.Lambda>(add, param);

现在 lambda 是一个表达式对象,你可以查看它的结构,也可以编译它来执行。

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编译并执行表达式

使用 Compile() 方法将表达式树转换为可执行的委托:

var func = lambda.Compile(); int result = func(10); // 得到 23

编译后的委托执行效率接近原生代码,比反射调用快很多。如果你需要频繁调用动态逻辑,建议缓存编译后的委托。

复杂示例:构建对象属性访问器

假设你想动态读取某个对象的属性值,比如 person.Name

public static Func CreatePropertyGetter(string propertyName) { var param = Expression.Parameter(typeof(T), "obj"); var property = Expression.Property(param, propertyName); var conversion = Expression.Convert(property, typeof(object)); var lambda = Expression.Lambda>(conversion, param); return lambda.Compile(); }

使用方式:

var getName = CreatePropertyGetter("Name"); var name = getName(personInstance);

这种方式比 GetProperty(...).GetValue(...) 快得多,适合高性能场景如序列化、映射等。

基本上就这些。Expression Trees 强大但需要小心使用,过度复杂的树可能难以调试。不过在需要动态逻辑的地方,它是 C# 提供的最优雅高效的工具之一。

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