Деревья выражений (Visual Basic)

  • Статья

Деревья выражений представляют код в виде древовидной структуры, где каждый узел является выражением, например, вызовом метода или двоичной операцией, такой как x < y.

Вы можете компилировать и выполнять код, представленный деревьями выражений. Это позволяет динамически изменять выполняемый код, выполнять запросы LINQ в различных базах данных и создавать динамические запросы. Дополнительные сведения о деревьях выражений в LINQ см. в разделе Практическое руководство. Использование деревьев выражений для создания динамических запросов (Visual Basic).

Кроме того, деревья выражений используются в среде выполнения динамического языка (DLR) для обеспечения взаимодействия между динамическими языками и платформой .NET Framework, а также и предоставления разработчикам компиляторов возможности выдавать деревья выражений вместо промежуточного языка Microsoft (MSIL). Дополнительные сведения о DLR см. в разделе Общие сведения о среде DLR.

Вы можете использовать компилятор C# или Visual Basic для создания дерева выражений на основе анонимного лямбда-выражения или создания деревьев выражений вручную с помощью пространства имен System.Linq.Expressions.

Создание деревьев выражений на основе лямбда-выражений

Когда лямбда-выражение назначается переменной с типом Expression<TDelegate>, компилятор выдает код для создания дерева выражений, представляющего лямбда-выражение.

Компилятор Visual Basic может создавать деревья выражений только на основе лямбда-выражений (или однострочных лямбда-функций). Они не могут анализировать лямбды операторов (или многострочные лямбды). Дополнительные сведения о лямбда-выражениях в Visual Basic см. в разделе Лямбда-выражения.

В следующем примере кода демонстрируется способ применения компилятора Visual Basic для создания дерева выражений, представляющего лямбда-выражение Function(num) num < 5.

Dim lambda As Expression(Of Func(Of Integer, Boolean)) =  
    Function(num) num < 5

Создание деревьев выражений с помощью API-интерфейса

Для создания деревьев выражений с помощью API-интерфейса используйте класс Expression. Этот класс содержит статические методы фабрики, позволяющие создать узлы дерева выражения конкретного типа, например, ParameterExpression, который представляет переменную или параметр, или MethodCallExpression, который представляет вызов метода. ParameterExpression, MethodCallExpression и другие зависящие от выражения типы также определяются в пространстве имен System.Linq.Expressions. Эти типы являются производными от абстрактного типа Expression.

В следующем примере кода демонстрируется способ создания дерева выражений, представляющего лямбда-выражение Function(num) num < 5, с помощью API.

' Import the following namespace to your project: System.Linq.Expressions  
  
' Manually build the expression tree for the lambda expression num => num < 5.  
Dim numParam As ParameterExpression = Expression.Parameter(GetType(Integer), "num")  
Dim five As ConstantExpression = Expression.Constant(5, GetType(Integer))  
Dim numLessThanFive As BinaryExpression = Expression.LessThan(numParam, five)  
Dim lambda1 As Expression(Of Func(Of Integer, Boolean)) =  
  Expression.Lambda(Of Func(Of Integer, Boolean))(  
        numLessThanFive,  
        New ParameterExpression() {numParam})

На платформе .NET Framework 4 или более поздней версии API деревьев выражений также поддерживает присваивание и выражения потока управления, такие как циклы, условные блоки и блоки try-catch. С помощью API можно создавать деревья выражений более сложные, чем деревья, создаваемые компилятором Visual Basic из лямбда-выражений. В следующем примере показан способ создания дерева выражений, которое вычисляет факториал числа.

' Creating a parameter expression.  
Dim value As ParameterExpression =  
    Expression.Parameter(GetType(Integer), "value")  
  
' Creating an expression to hold a local variable.
Dim result As ParameterExpression =  
    Expression.Parameter(GetType(Integer), "result")  
  
' Creating a label to jump to from a loop.  
Dim label As LabelTarget = Expression.Label(GetType(Integer))  
  
' Creating a method body.  
Dim block As BlockExpression = Expression.Block(  
    New ParameterExpression() {result},  
    Expression.Assign(result, Expression.Constant(1)),  
    Expression.Loop(  
        Expression.IfThenElse(  
            Expression.GreaterThan(value, Expression.Constant(1)),  
            Expression.MultiplyAssign(result,  
                Expression.PostDecrementAssign(value)),  
            Expression.Break(label, result)  
        ),  
        label  
    )  
)  
  
' Compile an expression tree and return a delegate.  
Dim factorial As Integer =  
    Expression.Lambda(Of Func(Of Integer, Integer))(block, value).Compile()(5)  
  
Console.WriteLine(factorial)  
' Prints 120.

Дополнительные сведения см. в записи блога Generating Dynamic Methods with Expression Trees in Visual Studio 2010 (Создание динамических методов с использованием деревьев выражений в Visual Studio 2010), которая также применима к более поздним версиям Visual Studio.

Синтаксический анализ деревьев выражений

В следующем примере кода показано, как дерево выражений, представляющее лямбда-выражение Function(num) num < 5, может быть разложено на части.

' Import the following namespace to your project: System.Linq.Expressions  
  
' Create an expression tree.  
Dim exprTree As Expression(Of Func(Of Integer, Boolean)) = Function(num) num < 5  
  
' Decompose the expression tree.  
Dim param As ParameterExpression = exprTree.Parameters(0)  
Dim operation As BinaryExpression = exprTree.Body  
Dim left As ParameterExpression = operation.Left  
Dim right As ConstantExpression = operation.Right  
  
Console.WriteLine(String.Format("Decomposed expression: {0} => {1} {2} {3}",  
                  param.Name, left.Name, operation.NodeType, right.Value))  
  
' This code produces the following output:  
'  
' Decomposed expression: num => num LessThan 5

Неизменность деревьев выражений

Деревья выражений должны быть неизменными. Это означает, что если требуется изменить дерево выражений, следует создать новое дерево выражений путем копирования существующего и заменить узлы в нем. Для прохода по существующему дереву выражений можно использовать другое дерево выражений (посетитель). Дополнительные сведения см. в разделе Практическое руководство. Изменение деревьев выражений (Visual Basic).

Компиляция деревьев выражений

Тип Expression<TDelegate> предоставляет метод Compile, который компилирует код, представляемый деревом выражений, в исполняемый делегат.

В следующем примере кода показан способ компиляции дерева выражений и выполнения результирующего кода.

' Creating an expression tree.  
Dim expr As Expression(Of Func(Of Integer, Boolean)) =  
    Function(num) num < 5  
  
' Compiling the expression tree into a delegate.  
Dim result As Func(Of Integer, Boolean) = expr.Compile()  
  
' Invoking the delegate and writing the result to the console.  
Console.WriteLine(result(4))  
  
' Prints True.  
  
' You can also use simplified syntax  
' to compile and run an expression tree.  
' The following line can replace two previous statements.  
Console.WriteLine(expr.Compile()(4))  
  
' Also prints True.

Дополнительные сведения см. в разделе Практическое руководство. Выполнение деревьев выражений (Visual Basic).

См. также раздел