2010年5月26日

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.Net4 Expression Tree 入门(1): Hello World!

.Net4 Expression Tree 入门(2): IfThen, SwitchCase

.Net4 Expression Tree 入门(3): Loop 循环

前面已经介绍了.Net4 Expression Tree的分支与循环，是时候综合起来写一个稍微复杂一点的实例了。

求N以内的所有质数

一般的写法

static List<int> GetPrimes_SimpleMethod(int to)
{
    var res = new List<int>();
    for (int n = 2; n <= to; n++)
    {
        bool found = false;

        for (int d = 2; d <= Math.Sqrt(n); d++)
        {
            if (n % d == 0)
            {
                found = true;
                break;
            }
        }

        if (!found)
            res.Add(n);
    }
    return res;
}

暂且不用考虑以上算法的时间复杂度、性能什么的，因为只是为了学习 Expression Tree 而已。之前都说过，Expression 里是没有For这些常用方法的，只有Loop，因此为了更方便构造 Expression Tree， 需要对上面代码稍微修改成没for的形式。

如

for (int n = 2; n <= to; n++)
{
    // do sth…
}

改成 while形式：

int n = 2;
while (true)
{
    if (!(n <= to))
        break;
    // do sth…
    n++;
}

求N以内的所有质数的“NoFor” 写法

【纯粹是为了更方便构造 Expression Tree，否则相信没人用while(true)这样写法】

static List<int> GetPrimes_NoFor(int to)
{
    var res = new List<int>();
    int n = 2;
    while (true)
    {
        if (!(n <= to))
            break;
        bool found = false;

        int d = 2;
        while (true)
        {
            if (!(d <= Math.Sqrt(n)))
                break;

            if (n % d == 0)
            {
                found = true;
                break;
            }

            d++;
        }

        if (!found)
            res.Add(n);

        n++;
    }
    return res;
}

上述代码与表达式的对比列表

Expression.Assign(
    res,
    Expression.New(typeof(List<int>))
)

Expression.Assign(
    n,
    Expression.Constant(2)
)

while (true)
{
    if (!(n <= to))
        break;

Expression.Loop(
    Expression.Block(
        Expression.IfThen(
            Expression.Not(
                Expression.LessThanOrEqual(
                    n,
                    to
                )
            ),
            Expression.Break(breakOuter)
        )

Expression.Call(
    null,
    typeof(Math).GetMethod("Sqrt"),
    Expression.Convert(
        n,
        typeof(double)
    )
)

Expression.PostIncrementAssign(d)

Expression.Call(
    res,
    typeof(List<int>).GetMethod("Add"),
    n
)

最终构建表达式的代码很长，有兴趣的不妨自己试着写写，这里不贴上来，可以参考这篇外文 《STATEMENT TREES WITH LESS PAIN – FOLLOW-UP ON SYSTEM.LINQ.EXPRESSIONS V4.0》。

你是否也因为Expression 里没有for这个方法而感到不爽？一切循环都得改成loop这种形式？Expression构建是不是很麻烦罗嗦？为什么Expression一切方法皆是static的…等等。

如果改成下面这种形式会不会好点？

res.Assign(Expression.New(typeof(List<int>)))

n.Assign(2)

n.PostIncrementAssign()

Expression.For(n, n.Assign(2), n <= to, n.PostIncrementAssign()

这样会不会更简洁？欢迎作进一步交流。我会在下一篇随笔里分析如何实现以上形式的写法。

为什么我需要 Expression Tree？

它有什么好处？

实际项目中有可能用到它么？

它可以应用在哪些地方？

… …

以上是很多不认识Expression Tree，或刚接触不久的童鞋们所困惑的问题。实际上，上面这些问题在他们心中只是归纳成一个问题——Expression Tree 值不值得我去学？

于是乎，大多数技术诞生时都会伴随着Showcase，Getting Started，Tutorial，Sample Application等。大学某些导师就是没有得这一窍门，在开课的第一天没有花时间去展示他所教导的课程的Showcase，以至于童鞋们感到very boring，没有动力学下去。关于这一点，当初教导我编程语言的老师经过一段时间后明白了。她在开课前一个月都是讲语法，什么if else for while 啊，发现童鞋们睡倒一大片。于是，她用她所教导的语言编写了几个图形游戏，如打乒乓球之类的。那一堂课，童鞋们专心多了，而我也知道编程不只用于加减乘除了。

Showcase For Expression Tree

严格来说，Expression Tree 是个低调的家伙，以至于它的光芒被其他上层建筑挡住了，如Linq to SQL。因此，也很难找到能让大家眼前一亮的Showcase，而只能限于代码级别去展示。

Case 1: Linq to SQL 动态查询

var queryBuilder = QueryBuilder.Create<Order>()
    .Like(c => c.Customer.ContactName, txtCustomer.Text)
    .Between(c => c.OrderDate, DateTime.Parse(txtDateFrom.Text), DateTime.Parse(txtDateTo.Text))
    .Equals(c => c.EmployeeID, int.Parse(ddlEmployee.SelectedValue))
    .In(c => c.ShipCountry, selectedCountries); 

详见 QueryBuilder ： 打造优雅的Linq To SQL动态查询

更多 Google 一下 Linq to SQL 动态查询

Case 2：打造 Linq Provider

Linq to Google 示例代码

GoogleContext gc = new GoogleContext(key);
var r = from ipods in gc.products
        where ipods.BaseQuery == "mp3 players" && ipods.Brand == "apple" && ipods.FeedType == "snippets" && ipods.Price < 200
        orderby ipods.Price
        select new { ipods.Title, ipods.Price };

更多 Walkthrough: Creating an IQueryable LINQ Provider

Google 一下 Linq Provider

Case 3：动态代码、动态编译、动态组件

var c = new CodeDomGenerator();

c.AddNamespace("Samples").AddClass("TestClass")
   .AddMethod(MemberAttributes.Public | MemberAttributes.Static, () => "Print",
       Emit.stmt(() => Console.WriteLine("Hello, world!"))
);

Console.WriteLine(c.GenerateCode(CodeDomGenerator.Language.CSharp));
Console.WriteLine(c.GenerateCode(CodeDomGenerator.Language.VB));

Assembly assembly = c.Compile();

详看Expressions to CodeDOM

以上示例代码都见不到 Expression Tree 的影子，因为 Expression Tree 是支撑物，默默地成为伟大建筑的一根支柱。

以上示例代码并不是说非用 Expression Tree 不可，底层实现方法有很多，Expression Tree 只是其中一种。

结论

Expression Tree 永远不会孤军作战的， 正如一根支柱不会独立存在那样。