表达式树练习实践：C# 循环与循环控制

  • 2019 年 10 月 3 日
  • 筆記

表达式树练习实践：C# 循环

[TOC]

C# 提供了以下几种循环类型。

循环类型 描述
while 循环 当给定条件为真时，重复语句或语句组。它会在执行循环主体之前测试条件。
for/foreach 循环 多次执行一个语句序列，简化管理循环变量的代码。
do…while 循环 除了它是在循环主体结尾测试条件外，其他与 while 语句类似。
嵌套循环 您可以在 while、for 或 do..while 循环内使用一个或多个循环。

当然，还有以下用于控制循环的语句

控制语句 描述
break 语句 终止 loop 或 switch 语句，程序流将继续执行紧接着 loop 或 switch 的下一条语句。
continue 语句 引起循环跳过主体的剩余部分，立即重新开始测试条件。

LabelTarget

LabelTarget 是用于创建循环标记的。

无论是 for 还是 while ，平时编写循环时，都需要有跳出循环的判断，有时需要某个参数自增自减并且作为判断依据。

C# 表达式树里面是没有专门表示 for /while 的，里面只有一个 Loop。看一下Loop 生成的表达式树

.Lambda #Lambda1<System.Func`1[System.Int32]>() {      .Block(System.Int32 $x) {          $x = 0;          .Loop  {              .If ($x < 10) {                  $x++              } .Else {                  .Break #Label1 { $x }              }          }          .LabelTarget #Label1:      }  }

要实现循环控制，有 break，contauine 两种 Expression：

        public static GotoExpression Break(LabelTarget target, Type type);            public static GotoExpression Break(LabelTarget target, Expression value);            public static GotoExpression Break(LabelTarget target);            public static GotoExpression Break(LabelTarget target, Expression value, Type type);  
        public static GotoExpression Continue(LabelTarget target, Type type);            public static GotoExpression Continue(LabelTarget target);

所以，要实现循环控制，必须要使用 LabelTarget，不然就无限循环了。

要理解 LabelTarget ，最好的方法是动手做。

for / while 循环

Expression.Loop 用于创建循环，包括 for 和 while，定义如下

        public static LoopExpression Loop(Expression body, LabelTarget @break, LabelTarget @continue);          System.Linq.Expressions.LoopExpression.          public static LoopExpression Loop(Expression body);            public static LoopExpression Loop(Expression body, LabelTarget @break);

表达式树里面的循环，只有 Loop，无 for / while 的区别。

那么，我们来一步步理解 Loop 循环和 LabelTarget；

无限循环

                while (true)                  {                      Console.WriteLine("无限循环");                  }

那么，对应的 Loop 重载是这种

public static LoopExpression Loop(Expression body)

使用表达式树编写

            BlockExpression _block = Expression.Block(                  new ParameterExpression[] { },                  Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(string) }),Expression.Constant("无限循环") )              );                LoopExpression _loop = Expression.Loop(_block);                Expression<Action> lambda = Expression.Lambda<Action>(_loop);              lambda.Compile()();

最简单的循环

如果我想用表达式树做到如下最简单的循环，怎么写？

            while (true)              {                  Console.WriteLine("我被执行一次就结束循环了");                  break;              }

表达式树编写

            LabelTarget _break = Expression.Label();                BlockExpression _block = Expression.Block(                 new ParameterExpression[] { },                 Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("我被执行一次就结束循环了")), Expression.Break(_break));              LoopExpression _loop = Expression.Loop(_block, _break);                Expression<Action> lambda = Expression.Lambda<Action>(_loop);              lambda.Compile()();                Console.ReadKey();

生成的表达式树

.Lambda #Lambda1<System.Action>() {      .Loop  {          .Block() {              .Call System.Console.WriteLine("我被执行一次就结束循环了");              .Break #Label1 { }          }      }      .LabelTarget #Label1:  }

首先要明确，Expression.Label() 里面可以为空，它是一种标记，不参与传递参数，不参与运算。有参无参，前后保持一致即可。

但是上面的循环只有一次，你可以将上面的标签改成这样试试 LabelTarget _break = Expression.Label(typeof(int));，原因后面找。

还有， Expression.Label() 变量需要一致，否则无法跳出。

试试一下代码

            BlockExpression _block = Expression.Block(                 new ParameterExpression[] { },                 Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("我被执行一次就结束循环了")), Expression.Break(Expression.Label()));              LoopExpression _loop = Expression.Loop(_block, Expression.Label());                Expression<Action> lambda = Expression.Lambda<Action>(_loop);              lambda.Compile()();                Console.ReadKey();

里面用到了 Expression.Block()，Block() 是块，即。

如果 Block() 是在最外层，那么相当于是函数；如果是内嵌，相当于；

但不是真的这样。。。表达式树里面不是完全按照 C# 的语法来还原操作的。

对于 Block() 的使用，多加实践即可。

多次循环

写一个循环十次的循环语句

            for (int i = 0; i < 10; i++)              {                  if (i < 10)                  {                      Console.WriteLine(i);                  }                  else                      break;              }

或者使用 while 表示

            int i = 0;              while (true)              {                  if (i < 10)                  {                      Console.WriteLine(i);                  }                  else                      break;                  i++;              }

使用表达式树编写

            LabelTarget _break = Expression.Label(typeof(int));              ParameterExpression a = Expression.Variable(typeof(int), "a");                BlockExpression _block = Expression.Block(new ParameterExpression[] { },                  Expression.IfThenElse                  (                      Expression.LessThan(a, Expression.Constant(10)),                      Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(int) }), a),                      Expression.Break(_break, a)                  ),                  Expression.PostIncrementAssign(a)   // a++                  );                  LoopExpression _loop = Expression.Loop(_block, _break);                Expression<Action<int>> lambda = Expression.Lambda<Action<int>>(_loop, a);              lambda.Compile()(0);              Console.ReadKey();

生成的表达式树如下

.Lambda #Lambda1<System.Action`1[System.Int32]>(System.Int32 $a) {      .Loop  {          .Block() {              .If ($a < 10) {                  .Call System.Console.WriteLine($a)              } .Else {                  .Break #Label1 { $a }              };              $a++          }      }      .LabelTarget #Label1:  }

试试将 Expression.Break(_break, a) 改成 Expression.Break(_break)。看看报什么错。。。

解决方法是，上面的标记也改成 LabelTarget _break = Expression.Label();。

就跟你写代码写注释一样，里面的东西是为了让别人看代码是容易理解。

有些同学纠结于 Expression.Label(有参或无参);，Expression.Break(_break, a) 与 Expression.Break(_break)，只要看看最终生成的表达式树就清楚了。

break 和 continue 一起

C# 循环代码如下

            int i = 0;              while (true)              {                  if (i < 10)                  {                      if (i % 2 == 0)                      {                          Console.Write("i是偶数:");                          Console.WriteLine(i);                          i++;                          continue;                      }                      Console.WriteLine("其他任务 --");                      Console.WriteLine("其他任务 --");                  }                  else break;                  i++;              }

使用 C# 表达式树编写(笔者将步骤详细拆分了，所以代码比较长)

            ParameterExpression a = Expression.Variable(typeof(int), "a");                LabelTarget _break = Expression.Label();              LabelTarget _continue = Expression.Label();                //        if (i % 2 == 0)              //        {              //            Console.Write("i是偶数:");              //            Console.WriteLine(i);              //            i++;              //            continue;              //        }              ConditionalExpression _if = Expression.IfThen(                  Expression.Equal(Expression.Modulo(a, Expression.Constant(2)), Expression.Constant(0)),                  Expression.Block(                      new ParameterExpression[] { },                      Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("Write", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("i是偶数:")),                      Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(int) }), a),                      Expression.PostIncrementAssign(a),                      Expression.Continue(_continue)                      )                  );                //        if (i % 2 == 0)              //        {              //            Console.Write("i是偶数:");              //            Console.WriteLine(i);              //            i++;              //            continue;              //        }              //        Console.WriteLine("其他任务 --");              //        Console.WriteLine("其他任务 --");              BlockExpression block1 = Expression.Block(                  new ParameterExpression[] { },                  _if,                  Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("其他任务 --")),                  Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("其他任务 --"))                  );                //    if (i < 10)              //    {              //        if (i % 2 == 0)              //        {              //            Console.Write("i是偶数:");              //            Console.WriteLine(i);              //            i++;              //            continue;              //        }              //        Console.WriteLine("其他任务 --");              //        Console.WriteLine("其他任务 --");              //    }              //    else break;              ConditionalExpression if_else = Expression.IfThenElse(                 Expression.LessThan(a, Expression.Constant(10)),                  block1,                  Expression.Break(_break)                  );                  //    if (i < 10)              //    {              //        if (i % 2 == 0)              //        {              //            Console.Write("i是偶数:");              //            Console.WriteLine(i);              //            i++;              //            continue;              //        }              //        Console.WriteLine("其他任务 --");              //        Console.WriteLine("其他任务 --");              //    }              //    else break;              //    i++ ;                BlockExpression block2 = Expression.Block(                  new ParameterExpression[] { },                  if_else,                  Expression.PostIncrementAssign(a)                  );              // while(true)              LoopExpression loop = Expression.Loop(block2, _break, _continue);                Expression<Action<int>> lambda = Expression.Lambda<Action<int>>(loop, a);              lambda.Compile()(0);              Console.ReadKey();

生成的表达式树如下

.Lambda #Lambda1<System.Action`1[System.Int32]>(System.Int32 $a) {      .Loop .LabelTarget #Label1: {          .Block() {              .If ($a < 10) {                  .Block() {                      .If (                          $a % 2 == 0                      ) {                          .Block() {                              .Call System.Console.Write("i是偶数:");                              .Call System.Console.WriteLine($a);                              $a++;                              .Continue #Label1 { }                          }                      } .Else {                          .Default(System.Void)                      };                      .Call System.Console.WriteLine("其他任务 --");                      .Call System.Console.WriteLine("其他任务 --")                  }              } .Else {                  .Break #Label2 { }              };              $a++          }      }      .LabelTarget #Label2:  }

为了便于理解，上面的代码拆分了很多步。

来个简化版本

            ParameterExpression a = Expression.Variable(typeof(int), "a");                LabelTarget _break = Expression.Label();              LabelTarget _continue = Expression.Label();                LoopExpression loop = Expression.Loop(                  Expression.Block(                      new ParameterExpression[] { },                      Expression.IfThenElse(                          Expression.LessThan(a, Expression.Constant(10)),                          Expression.Block(                              new ParameterExpression[] { },                              Expression.IfThen(                                  Expression.Equal(Expression.Modulo(a, Expression.Constant(2)), Expression.Constant(0)),                                  Expression.Block(                                      new ParameterExpression[] { },                                      Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("Write", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("i是偶数:")),                                      Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(int) }), a),                                      Expression.PostIncrementAssign(a),                                      Expression.Continue(_continue)                                      )                                  ),                              Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("其他任务 --")),                              Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("其他任务 --"))                              ),                          Expression.Break(_break)                          ),                      Expression.PostIncrementAssign(a)                      ),                  _break,                  _continue                  );                Expression<Action<int>> lambda = Expression.Lambda<Action<int>>(loop, a);              lambda.Compile()(0);              Console.ReadKey();

需要注意的是，Expression.Break Expression.Continue 有所区别。

当标签实例化都是 Expression.Label() 时，

Expression.Break(label);  Expression.Continu(label);

区别在于 continu 只能用 Expression.Label()。

Break 可以这样

LabelTarget label = Expression.Label ( typeof ( int ) );  ParameterExpression a = Expression.Variable(typeof(int), "a");    Expression.Break ( label , a )

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