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服务器之家 - 编程语言 - C# - C#循环与循环控制的表达式树实现

C#循环与循环控制的表达式树实现

2022-12-20 15:00痴者工良 C#

这篇文章介绍了C#循环与循环控制的表达式树实现，文中通过示例代码介绍的非常详细。对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值，需要的朋友可以参考下

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

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.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：

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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);
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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

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  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

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

那么，对应的 Loop 重载是这种

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public static LoopExpression Loop(Expression body)

使用表达式树编写

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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？

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

表达式树编写

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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

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.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

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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

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

或者使用 while 表示

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

使用表达式树编写

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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

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.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

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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)

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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

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.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

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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，

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

区别在于 continu 只能用 Expression.Label()。

Break 可以这样

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

 以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持服务器之家。

原文链接：https://www.cnblogs.com/whuanle/p/11559795.html

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