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表达式树练习实践:C# 五类运算符的表达式树表达

  • 2019 年 10 月 3 日
  • 筆記

表达式树练习实践:C# 运算符

在 C# 中,算术运算符,有以下类型

  • 算术运算符
  • 关系运算符
  • 逻辑运算符
  • 位运算符
  • 赋值运算符
  • 其他运算符

这些运算符根据参数的多少,可以分作一元运算符、二元运算符、三元运算符。本文将围绕这些运算符,演示如何使用表达式树进行操作。

对于一元运算符和二元运算符的 Expression 的子类型如下:

UnaryExpression; //一元运算表达式  BinaryExpression; //二元运算表达式

一,算术运算符

运算符 描述
+ 把两个操作数相加
从第一个操作数中减去第二个操作数
* 把两个操作数相乘
/ 分子除以分母
% 取模运算符,整除后的余数
++ 自增运算符,整数值增加 1
自减运算符,整数值减少 1

+ 与 Add()

正常代码

            int a;              int b;              a = 100;              b = 200;              var ab = a + b;              Console.WriteLine(ab);

使用表达式树构建

            ParameterExpression a = Expression.Parameter(typeof(int), "a");              ParameterExpression b = Expression.Parameter(typeof(int), "b");                // ab = a + b              BinaryExpression ab = Expression.Add(a, b);                // 打印 a + b 的值              MethodCallExpression method = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(int) }), ab);                Expression<Action<int, int>> lambda = Expression.Lambda<Action<int, int>>(method, a, b);              lambda.Compile()(100, 200);                Console.ReadKey();

如果想复杂一些,使用 来执行:

            ParameterExpression a = Expression.Parameter(typeof(int), "a");              ParameterExpression b = Expression.Parameter(typeof(int), "b");                // 别忘记了赋值              BinaryExpression aa = Expression.Assign(a, Expression.Constant(100, typeof(int)));              BinaryExpression bb = Expression.Assign(b, Expression.Constant(200, typeof(int)));                // ab = a + b              BinaryExpression ab = Expression.Add(a, b);                // 打印 a + b 的值              MethodCallExpression method = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(int) }), ab);                // 以块的形式执行代码,相当于{ }              // 不需要纠结这里,后面会有详细说明,重点是上面              var call = Expression.Block(new ParameterExpression[] { a, b }, aa, bb, method);              Expression<Action> lambda = Expression.Lambda<Action>(call);              lambda.Compile()();

上面两个示例,是使用表达式树计算结果,然后还是使用表达式树打印结果。

前者依赖外界传入参数值,赋予 a、b,后者则全部使用表达式树赋值和运算。

那么,如何通过表达式树执行运算,获取执行结果呢?

            ParameterExpression a = Expression.Parameter(typeof(int), "a");              ParameterExpression b = Expression.Parameter(typeof(int), "b");                // ab = a + b              BinaryExpression ab = Expression.Add(a, b);                Expression<Func<int, int, int>> lambda = Expression.Lambda<Func<int, int, int>>(ab, a, b);              int result = lambda.Compile()(100, 200);                Console.WriteLine(result);              Console.ReadKey();

这些区别在于如何编写 Expression.Lambda()

另外,使用 AddChecked() 可以检查操作溢出。

– 与 Subtract()

与加法一致,此处不再赘述,SubtractChecked() 可以检查溢出。

a - b ,结果是 100 。

            ParameterExpression a = Expression.Parameter(typeof(int), "a");              ParameterExpression b = Expression.Parameter(typeof(int), "b");                // ab = a - b              BinaryExpression ab = Expression.Subtract(a, b);                Expression<Func<int, int, int>> lambda = Expression.Lambda<Func<int, int, int>>(ab, a, b);              int result = lambda.Compile()(200, 100);                Console.WriteLine(result);

乘除、取模

乘法

            // ab = a * b              BinaryExpression ab = Expression.Multiply(a, b);  // ab = 20000

除法

            // ab = a / b              BinaryExpression ab = Expression.Divide(a, b);  // ab = 2

取模(%)

            ParameterExpression a = Expression.Parameter(typeof(int), "a");              ParameterExpression b = Expression.Parameter(typeof(int), "b");                // ab = a % b              BinaryExpression ab = Expression.Modulo(a, b);                Expression<Func<int, int, int>> lambda = Expression.Lambda<Func<int, int, int>>(ab, a, b);              int result = lambda.Compile()(200, 150);  // ab = 50              Console.WriteLine(result);              Console.ReadKey();

自增自减

自增自减有两种模型,一种是 x++ 或 x--,另一种是 ++x 或 --x

他们都是属于 UnaryExpression 类型。

算术运算符 表达式树 说明
x++ Expression.PostIncrementAssign() 后置
x– Expression.PostDecrementAssign() 后置
++x Expression.PreIncrementAssign() 前置
–x Expression.PreDecrementAssign() 前置

巧记:Post 后置, Pre 前置;Increment 是加,Decrement是减;Assign与赋值有关(后面会说到);

x++x-- 的使用

            int a = 10;              int b = 10;              a++;              b--;              Console.WriteLine(a);              Console.WriteLine(b);
            // int a,b;              ParameterExpression a = Expression.Parameter(typeof(int), "a");              ParameterExpression b = Expression.Parameter(typeof(int), "b");                // a = 10,b = 10;              BinaryExpression setA = Expression.Assign(a, Expression.Constant(10));              BinaryExpression setB = Expression.Assign(b, Expression.Constant(10));                // a++              UnaryExpression aa = Expression.PostIncrementAssign(a);                // b--              UnaryExpression bb = Expression.PostDecrementAssign(b);                //Console.WriteLine(a);              //Console.WriteLine(b);              MethodCallExpression callA = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(int) }), a);              MethodCallExpression callB = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(int) }), b);                BlockExpression block = Expression.Block(                  new ParameterExpression[] { a, b },                  setA,                  setB,                  aa,                  bb,                  callA,                  callB                  );                Expression<Action> lambda = Expression.Lambda<Action>(block);              lambda.Compile()();                Console.ReadKey();

如果想把参数从外面传入,设置 a,b

            // int a,b;              ParameterExpression a = Expression.Variable(typeof(int), "a");              ParameterExpression b = Expression.Variable(typeof(int), "b");                // a++              UnaryExpression aa = Expression.PostIncrementAssign(a);                // b--              UnaryExpression bb = Expression.PostDecrementAssign(b);                //Console.WriteLine(a);              //Console.WriteLine(b);              MethodCallExpression callA = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(int) }), a);              MethodCallExpression callB = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(int) }), b);                BlockExpression block = Expression.Block(                  aa,                  bb,                  callA,                  callB                  );                Expression<Action<int, int>> lambda = Expression.Lambda<Action<int, int>>(block, a, b);              lambda.Compile()(10, 10);              Console.ReadKey();

生成的表达式树如下

.Lambda #Lambda1<System.Action`2[System.Int32,System.Int32]>(      System.Int32 $a,      System.Int32 $b) {      .Block() {          $a++;          $b--;          .Call System.Console.WriteLine($a);          .Call System.Console.WriteLine($b)      }  }

为了理解一下 Expression.Block(),可以在这里学习一下(后面会说到 Block())。

            // int a,b;              ParameterExpression a = Expression.Parameter(typeof(int), "a");              ParameterExpression b = Expression.Parameter(typeof(int), "b");              ParameterExpression c = Expression.Variable(typeof(int), "c");                BinaryExpression SetA = Expression.Assign(a, c);              BinaryExpression SetB = Expression.Assign(b, c);              // a++              UnaryExpression aa = Expression.PostIncrementAssign(a);                // b--              UnaryExpression bb = Expression.PostDecrementAssign(b);                //Console.WriteLine(a);              //Console.WriteLine(b);              MethodCallExpression callA = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(int) }), a);              MethodCallExpression callB = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(int) }), b);                BlockExpression block = Expression.Block(                  new ParameterExpression[] { a, b },                  SetA,                  SetB,                  aa,                  bb,                  callA,                  callB                  );                Expression<Action<int>> lambda = Expression.Lambda<Action<int>>(block, c);              lambda.Compile()(10);                Console.ReadKey();

为什么这里要多加一个 c 呢?我们来看看生成的表达式树

.Lambda #Lambda1<System.Action`1[System.Int32]>(System.Int32 $c) {      .Block(          System.Int32 $a,          System.Int32 $b) {          $a = $c;          $b = $c;          $a++;          $b--;          .Call System.Console.WriteLine($a);          .Call System.Console.WriteLine($b)      }  }

观察一下下面代码生成的表达式树

            // int a,b;              ParameterExpression a = Expression.Parameter(typeof(int), "a");              ParameterExpression b = Expression.Parameter(typeof(int), "b");                // a++              UnaryExpression aa = Expression.PostIncrementAssign(a);                // b--              UnaryExpression bb = Expression.PostDecrementAssign(b);                //Console.WriteLine(a);              //Console.WriteLine(b);              MethodCallExpression callA = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(int) }), a);              MethodCallExpression callB = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(int) }), b);                BlockExpression block = Expression.Block(                  new ParameterExpression[] { a, b },                  aa,                  bb,                  callA,                  callB                  );                Expression<Action<int, int>> lambda = Expression.Lambda<Action<int, int>>(block, a, b);              lambda.Compile()(10, 10);              Console.ReadKey();
.Lambda #Lambda1<System.Action`2[System.Int32,System.Int32]>(      System.Int32 $a,      System.Int32 $b) {      .Block(          System.Int32 $a,          System.Int32 $b) {          $a++;          $b--;          .Call System.Console.WriteLine($a);          .Call System.Console.WriteLine($b)      }  }

关于前置的自增自减,按照上面示例编写即可,但是需要注意的是, ++x 和 –x ,是“先运算后增/自减”。

二,关系运算符

==、!=、>、<、>=、<=

C# 中的关系运算符如下

运算符 描述
== 检查两个操作数的值是否相等,如果相等则条件为真。
!= 检查两个操作数的值是否相等,如果不相等则条件为真。
> 检查左操作数的值是否大于右操作数的值,如果是则条件为真。
< 检查左操作数的值是否小于右操作数的值,如果是则条件为真。
>= 检查左操作数的值是否大于或等于右操作数的值,如果是则条件为真。
<= 检查左操作数的值是否小于或等于右操作数的值,如果是则条件为真。

== 表示相等比较,如果是值类型和 string 类型,则比较值是否相同;如果是引用类型,则比较引用的地址是否相等。

其它的关系运算符则是仅比较值类型的大小。

实例代码

            int a = 21;              int b = 10;              Console.Write("a == b:");              Console.WriteLine(a == b);                Console.Write("a < b :");              Console.WriteLine(a < b);                  Console.Write("a > b :");              Console.WriteLine(a > b);                // 改变 a 和 b 的值              a = 5;              b = 20;                Console.Write("a <= b:");              Console.WriteLine(a <= b);                  Console.Write("a >= b:");              Console.WriteLine(b >= a);                Console.ReadKey();

使用表达式树实现

            // int a,b;              ParameterExpression a = Expression.Parameter(typeof(int), "a");              ParameterExpression b = Expression.Parameter(typeof(int), "b");                // a = 21,b = 10;              BinaryExpression setA = Expression.Assign(a, Expression.Constant(21));              BinaryExpression setB = Expression.Assign(b, Expression.Constant(20));                // Console.Write("a == b:");              // Console.WriteLine(a == b);              MethodCallExpression call1 = Expression.Call(null,                  typeof(Console).GetMethod("Write", new Type[] { typeof(string) }),                  Expression.Constant("a == b:"));              MethodCallExpression call11 = Expression.Call(null,                  typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(bool) }),                  Expression.Equal(a, b));                // Console.Write("a < b :");              // Console.WriteLine(a < b);              MethodCallExpression call2 = Expression.Call(null,                  typeof(Console).GetMethod("Write", new Type[] { typeof(string) }),                  Expression.Constant("a < b :"));              MethodCallExpression call22 = Expression.Call(null,                  typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(bool) }),                  Expression.LessThan(a, b));                // Console.Write("a > b :");              // Console.WriteLine(a > b);              MethodCallExpression call3 = Expression.Call(null,                  typeof(Console).GetMethod("Write", new Type[] { typeof(string) }),                  Expression.Constant("a > b :"));              MethodCallExpression call33 = Expression.Call(null,                  typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(bool) }),                  Expression.GreaterThan(a, b));                  // 改变 a 和 b 的值              // a = 5;              // b = 20;              BinaryExpression setAa = Expression.Assign(a, Expression.Constant(5));              BinaryExpression setBb = Expression.Assign(b, Expression.Constant(20));                // Console.Write("a <= b:");              // Console.WriteLine(a <= b);              MethodCallExpression call4 = Expression.Call(null,                  typeof(Console).GetMethod("Write", new Type[] { typeof(string) }),                  Expression.Constant("a <= b:"));              MethodCallExpression call44 = Expression.Call(null,                  typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(bool) }),                  Expression.LessThanOrEqual(a, b));                // Console.Write("a >= b:");              // Console.WriteLine(b >= a);              MethodCallExpression call5 = Expression.Call(null,                  typeof(Console).GetMethod("Write", new Type[] { typeof(string) }),                  Expression.Constant("a >= b:"));              MethodCallExpression call55 = Expression.Call(null,                  typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(bool) }),                  Expression.GreaterThanOrEqual(a, b));                BlockExpression block = Expression.Block(new ParameterExpression[] { a, b },                  setA,                  setB,                  call1,                  call11,                  call2,                  call22,                  call3,                  call33,                  setAa,                  setBb,                  call4,                  call44,                  call5,                  call55                  );                Expression<Action> lambda = Expression.Lambda<Action>(block);              lambda.Compile()();              Console.ReadKey();

生成的表达式树如下

.Lambda #Lambda1<System.Action>() {      .Block(          System.Int32 $a,          System.Int32 $b) {          $a = 21;          $b = 20;          .Call System.Console.Write("a == b:");          .Call System.Console.WriteLine($a == $b);          .Call System.Console.Write("a < b :");          .Call System.Console.WriteLine($a < $b);          .Call System.Console.Write("a > b :");          .Call System.Console.WriteLine($a > $b);          $a = 5;          $b = 20;          .Call System.Console.Write("a <= b:");          .Call System.Console.WriteLine($a <= $b);          .Call System.Console.Write("a >= b:");          .Call System.Console.WriteLine($a >= $b)      }  }

三,逻辑运算符

&&、||、!

运算符 描述
&& 称为逻辑与运算符。如果两个操作数都非零,则条件为真。
|| 称为逻辑或运算符。如果两个操作数中有任意一个非零,则条件为真。
! 称为逻辑非运算符。用来逆转操作数的逻辑状态。如果条件为真则逻辑非运算符将使其为假。

逻辑运算符的运行,结果是 true 或 false。

逻辑运算符 表达式树
&& Expression.AndAlso()
|| Expression.OrElse()
Expression.Not()
            int a = 10;              int b = 11;                Console.Write("[a == b && a > b]:");              Console.WriteLine(a == b && a > b);                Console.Write("[a > b || a == b]:");              Console.WriteLine(a > b || a == b);                Console.Write("[!(a == b)]:");              Console.WriteLine(!(a == b));              Console.ReadKey();

使用表达式树编写

            //int a = 10;              //int b = 11;              ParameterExpression a = Expression.Parameter(typeof(int), "a");              ParameterExpression b = Expression.Parameter(typeof(int), "b");              BinaryExpression setA = Expression.Assign(a, Expression.Constant(10));              BinaryExpression setB = Expression.Assign(b, Expression.Constant(11));                //Console.Write("[a == b && a > b]:");              //Console.WriteLine(a == b && a > b);              MethodCallExpression call1 = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("Write", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("[a == b && a > b]:"));                MethodCallExpression call2 = Expression.Call(                  null,                  typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(bool) }),                   Expression.AndAlso(Expression.Equal(a, b), Expression.GreaterThan(a, b))                  );                //Console.Write("[a > b || a == b]:");              //Console.WriteLine(a > b || a == b);              MethodCallExpression call3 = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("Write", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("[a > b || a == b]:"));              MethodCallExpression call4 = Expression.Call(                  null,                  typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(bool) }),                  Expression.OrElse(Expression.Equal(a, b), Expression.GreaterThan(a, b))                  );                //Console.Write("[!(a == b)]:");              //Console.WriteLine(!(a == b));              MethodCallExpression call5 = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("Write", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("[!(a == b)]:"));              MethodCallExpression call6 = Expression.Call(                  null,                  typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(bool) }),                  Expression.Not(Expression.Equal(a, b))                  );              BlockExpression block = Expression.Block(                  new ParameterExpression[] { a, b },                  setA,                  setB,                  call1,                  call2,                  call3,                  call4,                  call5,                  call6                  );                Expression<Action> lambda = Expression.Lambda<Action>(block);              lambda.Compile()();              Console.ReadKey();

生成的表达式树如下

.Lambda #Lambda1<System.Action>() {      .Block(          System.Int32 $a,          System.Int32 $b) {          $a = 10;          $b = 11;          .Call System.Console.Write("[a == b && a > b]:");          .Call System.Console.WriteLine($a == $b && $a > $b);          .Call System.Console.Write("[a > b || a == b]:");          .Call System.Console.WriteLine($a == $b || $a > $b);          .Call System.Console.Write("[!(a == b)]:");          .Call System.Console.WriteLine(!($a == $b))      }  }

四,位运算符

&、|、^、~、<<、>>

运算符 描述 实例
& 如果同时存在于两个操作数中,二进制 AND 运算符复制一位到结果中。 (A & B) 将得到 12,即为 0000 1100
| 如果存在于任一操作数中,二进制 OR 运算符复制一位到结果中。 (A | B) 将得到 61,即为 0011 1101
^ 如果存在于其中一个操作数中但不同时存在于两个操作数中,二进制异或运算符复制一位到结果中。 (A ^ B) 将得到 49,即为 0011 0001
~ 按位取反运算符是一元运算符,具有"翻转"位效果,即0变成1,1变成0,包括符号位。 (~A ) 将得到 -61,即为 1100 0011,一个有符号二进制数的补码形式。
<< 二进制左移运算符。左操作数的值向左移动右操作数指定的位数。 A << 2 将得到 240,即为 1111 0000
>> 二进制右移运算符。左操作数的值向右移动右操作数指定的位数。 A >> 2 将得到 15,即为 0000 1111

限于篇幅,就写示例了。

位运算符 表达式树
& Expression.Add(Expression left, Expression right)
| Expression.Or(Expression left, Expression right)
^ Expression.ExclusiveOr(Expression expression)
~ Expression.OnesComplement( Expression expression)
<< Expression.LeftShift(Expression left, Expression right)
>> Expression.RightShift(Expression left, Expression right)

五,赋值运算符

运算符 描述 实例
= 简单的赋值运算符,把右边操作数的值赋给左边操作数 C = A + B 将把 A + B 的值赋给 C
+= 加且赋值运算符,把右边操作数加上左边操作数的结果赋值给左边操作数 C += A 相当于 C = C + A
-= 减且赋值运算符,把左边操作数减去右边操作数的结果赋值给左边操作数 C -= A 相当于 C = C – A
*= 乘且赋值运算符,把右边操作数乘以左边操作数的结果赋值给左边操作数 C = A 相当于 C = C A
/= 除且赋值运算符,把左边操作数除以右边操作数的结果赋值给左边操作数 C /= A 相当于 C = C / A
%= 求模且赋值运算符,求两个操作数的模赋值给左边操作数 C %= A 相当于 C = C % A
<<= 左移且赋值运算符 C <<= 2 等同于 C = C << 2
>>= 右移且赋值运算符 C >>= 2 等同于 C = C >> 2
&= 按位与且赋值运算符 C &= 2 等同于 C = C & 2
^= 按位异或且赋值运算符 C ^= 2 等同于 C = C ^ 2
|= 按位或且赋值运算符 C |= 2 等同于 C = C | 2

限于篇幅,请自行领略… …

运算符 表达式树
= Expression.Assign
+= Expression.AddAssign
-= Expression.SubtractAssign
*= Expression.MultiplyAssign
/= Expression.DivideAssign
%= Expression.ModuloAssign
<<= Expression.LeftShiftAssign
>>= Expression.RightShiftAssign
&= Expression.AndAssign
^= Expression.ExclusiveOrAssign
|= Expression.OrAssign

^= ,注意有两种意思一种是位运算符的异或(ExclusiveOrAssign),一种是算术运算符的幂运算(PowerAssign)

六,其他运算符

运算符 描述 实例
sizeof() 返回数据类型的大小。 sizeof(int),将返回 4.
typeof() 返回 class 的类型。 typeof(StreamReader);
& 返回变量的地址。 &a; 将得到变量的实际地址。
* 变量的指针。 *a; 将指向一个变量。
? : 条件表达式 如果条件为真 ? 则为 X : 否则为 Y
is 判断对象是否为某一类型。 If( Ford is Car) // 检查 Ford 是否是 Car 类的一个对象。
as 强制转换,即使转换失败也不会抛出异常。 Object obj = new StringReader("Hello"); StringReader r = obj as StringReader;

表达式树里面我没有找到这些运算符的如何编写,如果你找到了,欢迎告诉我。。。