什么是表达式树，它与表达式、委托有什么区别？

我会带着你远行 2021-06-26 16:06 347阅读 0赞

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：

Expression<Func<UserVO, object>> exp = o => o.ID > 0 && o.UserName == "farseer.net";
    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`：

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：

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

Linq To Sql：

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：

var lst = new List<int>();
    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：

Func<int, bool> fun = o => o > 0;
     // result = true，因为传入100是大于0的
    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：

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

看看`Compile`的注释：

/// <summary>
      /// 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。
      /// </summary>
      /// <typeparam name="TDelegate"><see cref="T:System.Linq.Expressions.Expression`1"/> 表示的委托的类型。</typeparam>
      public sealed class Expression<TDelegate> : LambdaExpression
      { 
        /// <summary>
        /// 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。
        /// </summary>
        /// 
        /// <returns>
        /// 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。
        /// </returns>
        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。