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09-01 C#表达式目录树

内容导读

互联网集市收集整理的这篇技术教程文章主要介绍了09-01 C#表达式目录树，小编现在分享给大家，供广大互联网技能从业者学习和参考。文章包含12374字，纯文字阅读大概需要18分钟。

内容图文

一、定义

表达式目录树是一种语法树，是一种数据结构

二、与委托的区别

1、在扩展方法表达式中的区别

List<Person> persons = new Person().Query();
persons.Where(p => p.Id == 1);   // where扩展方法传入的是一个委托
persons.AsQueryable().Where(p => p.Id == 1); //where 扩展方法传入的是一个Expression(表达式目录树)

IEnumerable类型的扩展方法的参数是委托
IQueryable类型扩展方法的参数是表达式目录树（数据结构）

2、声明方式的区别

委托的方法体可以有多行
表达式目录树的方法体只能有一行，且不能用大括号

public static void Show()
{
    Func<int, int, int> func = (m, n) => 2 * m + n;

    Func<int, int, int> func1 = (m, n) =>
    {
        Console.WriteLine("委托的方法体可以有多行");
        return 2 * m + n;
    };
    Expression<Func<int, int, int>> expression = (m, n) => 2 * m + n;

    //Expression<Func<int, int, int>> expression1 = (m, n) =>
    //{
    //    Console.WriteLine("表达式目录树的方法体只能有一行，且不能用大括号");
    //    return 2 * m + n;
    //}

    int funcResult = func.Invoke(1, 2);
    Console.WriteLine(funcResult);
    int expResult = expression.Compile().Invoke(1, 2);
    Console.WriteLine(expResult);
}

09-01 C#表达式目录树 - 文章图片
func本质就是一个方法

expression本质就是一个数据结构

3、执行的区别

执行委托：直接Invoke；
执行表达式目录树：expression.Compile().Invoke(1, 2);先调用Compile()转换成委托，在执行Invoke。

int funcResult = func.Invoke(1, 2);
int funcResult1 = func(1, 2);
Console.WriteLine(funcResult);
int expResult = expression.Compile().Invoke(1, 2);
int expResult1 = expression.Compile()(1, 2);
Console.WriteLine(expResult);

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三、表达式目录树的本质

表达式目录树的本质是一种数据结构------->二叉树

（1）表达式 2*m+n可以进行拆解，可以分为左边和右边，左边为2*m，右边为n（每一步拆解都是先把右边拆成最小单元）
09-01 C#表达式目录树 - 文章图片
（2）左边的2*m还能拆分为左边和右边，左边为2，右边为m
因此，表达式目录树本质就是二叉树。

四、表达式目录树的拆分/拼接

使用lambda的方式属于快捷声明方式

1、常量表达式目录树

//常量表达式目录树
Expression<Func<int>> exConst = () => 123 + 234;

那么不用快捷方式应该怎么拼接呢？以常量表达式目录树为例：先看下编译后的结果
09-01 C#表达式目录树 - 文章图片
那么终极目标就是拼接成上面的结果就可以了，因为是常量相加，所以编译时已经做了优化，直接算出结果

Expression expLift = Expression.Constant(123); //左边
Expression expRight = Expression.Constant(234); //右边
Expression expSum = Expression.Add(expLift, expRight);
Expression<Func<int>> expFun =  Expression.Lambda<Func<int>>(expSum);
int result = expFun.Compile().Invoke();

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2、复杂的表达式目录树(简单参数)

//快捷声明
 Expression<Func<int, int, int>> exp = (m, n) => m * n + m + n + 2;

同样看一下反编译结果，注意要将反编译工具的C#版本选择到1.0，或者2.0才能看到反编译结果
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拆分拼接（从右往左拆）

//参数
ParameterExpression parameterExpression = Expression.Parameter(typeof(int), "m");
ParameterExpression parameterExpression2 = Expression.Parameter(typeof(int), "n");
//常量2
Expression expConst = Expression.Constant(2, typeof(int));
//m*n
Expression expMultiply = Expression.Multiply(parameterExpression, parameterExpression2);
//m*n+m
Expression expSum = Expression.Add(expMultiply, parameterExpression);
// m*n+m+n
Expression expSum1 = Expression.Add(expSum, parameterExpression2);
//m*n+m+n+2
Expression expSum2 = Expression.Add(expSum1, expConst);
//转换成lambda
Expression<Func<int, int, int>> exp1 = Expression.Lambda<Func<int, int, int>>(expSum2, new ParameterExpression[2]
{
    parameterExpression,
    parameterExpression2
});
int iResult = exp1.Compile().Invoke(10, 11);

拆分过程图
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对应关系

3、复杂表达式目录树(复杂参数)

//复杂表达式目录树：参数含有对象
Expression<Func<Person, bool>> lambdaExp = x => x.Id == 1;

先反编译看结果：
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拆分拼接（从右往左拆）

//拆分
ParameterExpression parameterExpression = Expression.Parameter(typeof(Person), "x");
//常量"1"
Expression expConst = Expression.Constant("1", typeof(string));
//获取Id属性
PropertyInfo idProp = typeof(Person).GetProperty("Id");
//获取到x.Id
Expression expId = Expression.Property(parameterExpression, idProp);
//获取int类型的ToString方法(获取到无参的方法)
MethodInfo toString = typeof(int).GetMethod("ToString", new Type[0]);
//获取x.Id.ToString()
Expression expToString = Expression.Call(expId, toString, Array.Empty<Expression>());
//获取到Equals方法
MethodInfo equals = typeof(string).GetMethod("Equals", new Type[] { typeof(string) });
//获取x.Id.ToString()Equals("1")
Expression expEquals = Expression.Call(expToString, equals, expConst);

//最终替换结果
Expression<Func<Person, bool>> lambdaExp1 = Expression.Lambda<Func<Person, bool>>(expEquals, new ParameterExpression[1]
{
    parameterExpression
});

Func<Person, bool> func = lambdaExp1.Compile();
bool result = func.Invoke(new Person { Id = 1, Name = "张三" });

拆解过程
（1）获取常量“1”
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（2）获取id属性和x.Id
（3）获取int类型的ToString()方法

（4）获取Equals方法

五、表达式目录树的应用

需求：有两个对象Person和People，字段属性类型都相同，需要将Person转换成People
思路：大致有五种方法

硬编码：直接给每个属性赋值（性能最高）
反射
序列化和反序列化（性能最差）
表达式目录树字典缓存
表达式目录树泛型缓存（性能与硬编码接近）

1、硬编码

public People(Person person)
{
    Id = person.Id;
    Name = person.Name;
}

2、反射

class ReflectionMapper
{
    /// <summary>
    /// 反射转换对象
    /// </summary>
    /// <typeparam name="TSource">源</typeparam>
    /// <typeparam name="TTarget">目标</typeparam>
    /// <param name="source"></param>
    /// <returns></returns>
    public static TTarget Mapper<TSource, TTarget>(TSource source)
    {
        TTarget target = Activator.CreateInstance<TTarget>();
        PropertyInfo[] targetPropertyInfos = target.GetType().GetProperties();
        Type sourceType = source.GetType();
        foreach (var targetProp in targetPropertyInfos)
        {
            PropertyInfo sourceProp = sourceType.GetProperty(targetProp.Name);
            targetProp.SetValue(target, sourceProp.GetValue(source));
        }
        FieldInfo[] targetFieldInfos = target.GetType().GetFields();
        foreach (var targetField in targetFieldInfos)
        {
            FieldInfo sourceField = sourceType.GetField(targetField.Name);
            targetField.SetValue(target, sourceField.GetValue(source));
        }
        return target;
    }
}

3、序列化和反序列化

System.Text.Json序列化和反序列化转换对象（性能略优）
Newtonsoft.Json序列化和反序列化转换对象

 class SerializeMapper
 {
     /// <summary>
     /// System.Text.Json序列化和反序列化转换对象
     /// </summary>
     /// <typeparam name="TSource"></typeparam>
     /// <typeparam name="TTarget"></typeparam>
     /// <param name="source"></param>
     /// <returns></returns>
     public static TTarget Mapper<TSource, TTarget>(TSource source)
     {
         return System.Text.Json.JsonSerializer.Deserialize<TTarget>(System.Text.Json.JsonSerializer.Serialize(source));
     }

     /// <summary>
     /// Newtonsoft.Json序列化和反序列化转换对象
     /// </summary>
     /// <typeparam name="TSource"></typeparam>
     /// <typeparam name="TTarget"></typeparam>
     /// <param name="source"></param>
     /// <returns></returns>
     public static TTarget NewtonMapper<TSource, TTarget>(TSource source)
     {
         return JsonConvert.DeserializeObject<TTarget>(JsonConvert.SerializeObject(source));
     }
 }

4、表达式目录树字典缓存

class ExpressionDicMapper
{
    /// <summary>
    /// 字典缓存--hash分布
    /// </summary>
    private static Dictionary<string, object> _Dic = new Dictionary<string, object>();

    /// <summary>
    /// 字典缓存目录树
    /// </summary>
    /// <typeparam name="TSource"></typeparam>
    /// <typeparam name="TTarget"></typeparam>
    /// <param name="source"></param>
    /// <returns></returns>
    public static TTarget Mapper<TSource, TTarget>(TSource source)
    {
        string key = $"funckey_{typeof(TSource).FullName}_{typeof(TTarget).FullName}";
        if (!_Dic.ContainsKey(key))
        {
            ParameterExpression parameterExpression = Expression.Parameter(typeof(TSource), "p");
            List<MemberBinding> memberBindingList = new List<MemberBinding>();
            PropertyInfo[] targetPropertyInfos = typeof(TTarget).GetProperties();
            foreach (var targetProp in targetPropertyInfos)
            {
                //获取属性
                Expression property = Expression.Property(parameterExpression, typeof(TSource).GetProperty(targetProp.Name));
                MemberBinding memberBinding = Expression.Bind(targetProp, property);
                memberBindingList.Add(memberBinding);
            }
            FieldInfo[] targetFieldInfos = typeof(TTarget).GetFields();
            foreach (var targetField in targetFieldInfos)
            {
                //获取属性
                Expression field = Expression.Field(parameterExpression, typeof(TSource).GetField(targetField.Name));
                MemberBinding memberBinding = Expression.Bind(targetField, field);
                memberBindingList.Add(memberBinding);
            }

            MemberInitExpression memberInitExpression = Expression.MemberInit(Expression.New(typeof(TTarget)), memberBindingList.ToArray());
            Expression<Func<TSource, TTarget>> exp = Expression.Lambda<Func<TSource, TTarget>>(memberInitExpression, new ParameterExpression[1]
            {
                parameterExpression
            });
            //拼装是一次性的。如果字典中包含了，就不会再拼装了，实现了缓存
            Func<TSource, TTarget> func = exp.Compile();
            _Dic[key] = func;
        }
        return ((Func<TSource, TTarget>)_Dic[key]).Invoke(source);
    }
}

5、表达式目录树泛型缓存

class ExpressionGenericMapper<TSource, TTarget>
{
    /// <summary>
    /// 泛型委托缓存
    /// </summary>
    private static Func<TSource, TTarget> _Func = null;

    /// <summary>
    /// 静态化构造函数实现仅拼装一次表达式目录树
    /// </summary>
    static ExpressionGenericMapper()
    {
        ParameterExpression parameterExpression = Expression.Parameter(typeof(TSource), "p");
        List<MemberBinding> memberBindingList = new List<MemberBinding>();
        PropertyInfo[] targetPropertyInfos = typeof(TTarget).GetProperties();
        foreach (var targetProp in targetPropertyInfos)
        {
            //获取属性
            Expression property = Expression.Property(parameterExpression, typeof(TSource).GetProperty(targetProp.Name));
            MemberBinding memberBinding = Expression.Bind(targetProp, property);
            memberBindingList.Add(memberBinding);
        }
        FieldInfo[] targetFieldInfos = typeof(TTarget).GetFields();
        foreach (var targetField in targetFieldInfos)
        {
            //获取属性
            Expression field = Expression.Field(parameterExpression, typeof(TSource).GetField(targetField.Name));
            MemberBinding memberBinding = Expression.Bind(targetField, field);
            memberBindingList.Add(memberBinding);
        }

        MemberInitExpression memberInitExpression = Expression.MemberInit(Expression.New(typeof(TTarget)), memberBindingList.ToArray());
        Expression<Func<TSource, TTarget>> exp = Expression.Lambda<Func<TSource, TTarget>>(memberInitExpression, new ParameterExpression[1]
        {
                parameterExpression
        });
        //拼装是一次性的，如果泛型委托中包含了，就不会再拼装了，实现了缓存
        _Func = exp.Compile();
    }

    /// <summary>
    /// 对外方法
    /// </summary>
    /// <param name="source">源</param>
    /// <returns></returns>
    public static TTarget Mapper(TSource source)
    {
        return _Func.Invoke(source);
    }
}

测试代码

public static void ExpressMapper()
{
    Person person = new Person
    {
        Id = 1,
        Name = "张三"
    };
    {
        /*
         * 1、硬编码：直接给每个属性赋值 
         */
        Stopwatch watch = new Stopwatch();
        watch.Start();
        //循环一百万次
        for (int i = 0; i < 1_000_000; i++)
        {
            People people = new People(person);
        }
        watch.Stop();
        Console.WriteLine($"硬编码耗时：{watch.ElapsedMilliseconds} ms");
    }

    {
        /*
         * 2、反射 
         */
        Stopwatch watch = new Stopwatch();
        watch.Start();
        //循环一百万次
        for (int i = 0; i < 1_000_000; i++)
        {
            People people = ReflectionMapper.Mapper<Person, People>(person);
        }
        watch.Stop();
        Console.WriteLine($"反射耗时：{watch.ElapsedMilliseconds} ms");
    }

    {
        /*
         * 3.1、System.Text.Json序列化和反序列化转换对象
         */
        Stopwatch watch = new Stopwatch();
        watch.Start();
        //循环一百万次
        for (int i = 0; i < 1_000_000; i++)
        {
            People people = SerializeMapper.Mapper<Person, People>(person);
        }
        watch.Stop();
        Console.WriteLine($"System.Text.Json反序列化和反序列化耗时：{watch.ElapsedMilliseconds} ms");
    }

    {
        /*
         * 3.2、Newtonsoft.Json序列化和反序列化转换对象
         */
        Stopwatch watch = new Stopwatch();
        watch.Start();
        //循环一百万次
        for (int i = 0; i < 1_000_000; i++)
        {
            People people = SerializeMapper.NewtonMapper<Person, People>(person);
        }
        watch.Stop();
        Console.WriteLine($"Newtonsoft.Json反序列化和反序列化耗时：{watch.ElapsedMilliseconds} ms");
    }

    {
        /*
         * 4、表达式目录树字典缓存
         */
        Stopwatch watch = new Stopwatch();
        watch.Start();
        //循环一百万次
        for (int i = 0; i < 1_000_000; i++)
        {
            People people = ExpressionDicMapper.Mapper<Person, People>(person);
        }
        watch.Stop();
        Console.WriteLine($"表达式目录树字典缓存耗时：{watch.ElapsedMilliseconds} ms");
    }

    {
        /*
         * 5、表达式目录树泛型缓存
         */
        Stopwatch watch = new Stopwatch();
        watch.Start();
        //循环一百万次
        for (int i = 0; i < 1_000_000; i++)
        {
            People people = ExpressionGenericMapper<Person, People>.Mapper(person);
        }
        watch.Stop();
        Console.WriteLine($"表达式目录树泛型缓存耗时：{watch.ElapsedMilliseconds} ms");
    }
}

执行结果表明：性能排名依次为：硬编码–>泛型缓存–>字典缓存–>反射–>序列化反序列化
09-01 C#表达式目录树 - 文章图片
本文完整代码：
表达式目录树

内容总结

以上是互联网集市为您收集整理的09-01 C#表达式目录树全部内容，希望文章能够帮你解决09-01 C#表达式目录树所遇到的程序开发问题。如果觉得互联网集市技术教程内容还不错，欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。

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内容图文

目录

一、定义

二、与委托的区别

1、在扩展方法表达式中的区别

2、声明方式的区别

3、执行的区别

三、表达式目录树的本质

四、表达式目录树的拆分/拼接

1、常量表达式目录树

2、复杂的表达式目录树(简单参数)

3、复杂表达式目录树(复杂参数)

五、表达式目录树的应用

1、硬编码

2、反射

3、序列化和反序列化

4、表达式目录树字典缓存

5、表达式目录树泛型缓存

内容总结

内容备注

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