追根溯源之Linq與表示式樹
一、什麼是表示式樹？
首先來看下官方定義（以下摘錄自巨硬官方文件）
表示式樹表示樹狀資料結構中的程式碼，其中每個節點都是表示式，例如，方法呼叫或諸如的二進位制操作x < y。
您可以編譯和執行由表示式樹表示的程式碼。這樣就可以對可執行程式碼進行動態修改，在各種資料庫中執行LINQ查詢以及建立動態查詢。有關LINQ中的表示式樹的更多資訊，請參見如何使用表示式樹構建動態查詢（C＃）。
在動態語言執行時（DLR）中還使用了表示式樹，以提供動態語言和.NET之間的互操作性，並使編譯器編寫程式可以發出表示式樹而不是Microsoft中間語言（MSIL）。有關DLR的更多資訊，請參見《動態語言執行時概述》。
您可以讓C＃或Visual Basic編譯器根據匿名lambda表示式為您建立一個表示式樹，或者您可以使用System.Linq.Expressions名稱空間手動建立表示式樹。
從上面我們可以提取一些關鍵資訊——它是一種樹型結構、表示式樹可以被編譯成可執行程式碼然後執行、DLR使用了表示式樹、可以用表示式樹來達到和直接寫MSIL一樣的效果、C#編譯器能夠根據匿名Lambda表示式靜態生成構建表示式樹的程式碼、你可以手動編寫構建表示式樹的程式碼。
其實第一個關鍵資訊就是表示式樹的全部，後面的所有功能都是在這之上衍生出來的，所以用我的話來回答，什麼是表示式樹？表示式樹就是一種樹形資料結構，在這個結構上包含了程式碼邏輯所必須的資訊，用這些資訊我們可以用來做很多事，例如，生成MSIL程式碼，生成SQL語句等等，這也是Linq To Anything的基礎。
二、Linq
Linq（語言整合查詢），在.Neter中經常用到的技術，你雖然在開發中經常用到，但你有沒有了解過到它到底是怎麼運作的呢？我們來扒一扒。
1.Linq To Entity
首先，Linq的鏈式呼叫，是靠擴充套件方法實現的，Linq主要擴充套件了IEnumerable<T>和IQueryable<T>兩大介面。我們看下針對IEnumerable<T>的擴充套件。
public static class Enumerable { //所有針對IEnumerable<TSource>的擴充套件方法 public static IEnumerable<TSource> Where<TSource>(this IEnumerable<TSource> source, Func<TSource, int, bool> predicate) //省略...... }
觀察可以發現，針對IEnumerableLinq To Entity
2.Linq To Other
對IQueryable<T>的擴充套件如下：
public static class Queryable
{
//所有針對IEnumerable<TSource>的擴充套件方法
public static IQueryable<TSource> Where<TSource>(this IQueryable<TSource> source, Expression<Func<TSource, bool>> predicate)
//省略......
}
觀察可以發現，在Where擴充套件方法中有一個Expression<Func<TSource, bool>>型別的引數。這就是一個表示式樹，確切的說是一個Lambda表示式樹，這個Lamdbda表示式樹包含了必要的資訊，在對source上呼叫了這個方法，並傳入一個Lambda表示式樹之後，source內部會被把傳入的表示式樹新增到之前的表示式樹節點上，然後返回一個新的IQueryable<TSource>例項，其中內部的表示式樹已經包含了你剛傳入的表示式節點，然後你可以在此之上繼續呼叫擴充套件方法，當在呼叫諸如First()、ToList()、Count()等之類的方法之後，將會導致內部的表示式樹被一個解析器解析，然後根據解析出來的結果，去查資料庫、去檢索JSON檔案、去檢索XML檔案或是呼叫外部服務等，最後生成資料到記憶體，構造成一個List例項給你。至於內部的細節到底是什麼，有時間再寫。
3.問題
細心的朋友可能注意到，上節提到的一個Expression<Func<TSource, bool>>型別的引數，這個是怎麼構造出來的呢？我們平時開發的時候好像從沒有構造過啊。其實文章開頭就有提到，
您可以讓C＃或Visual Basic編譯器根據匿名lambda表示式為您建立一個表示式樹，或者您可以使用System.Linq.Expressions名稱空間手動建立表示式樹。
發現沒，這個髒活其實是由編譯器幫我們幹了，我們來驗證一下。新建.Net Core控制檯程式如下：
static void Main(string[] args)
{
List<int> datas = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
var res = datas.AsQueryable().Where(x => x > 3).ToList();
}
使用Debug模式編譯，然後用一個你喜歡的反編譯工具（PS：反編譯一般指把中間語言程式碼變成高階語言程式碼，而反彙編一般指把機器程式碼變成組合語言程式碼）反編譯生成的程式集，這裡我使用的是DNSPY。
如果使用的是DNSPY，記得把“反編譯表示式樹”選項關掉。
內容如下：
// Token: 0x02000002 RID: 2
internal class Program
{
// Token: 0x06000001 RID: 1 RVA: 0x00002050 File Offset: 0x00000250
private static void Main(string[] args)
{
List<int> datas = new List<int>
{
1,
2,
3,
4,
5,
6
};
IQueryable<int> source = datas.AsQueryable<int>();
ParameterExpression parameterExpression = Expression.Parameter(typeof(int), "x");
List<int> res = source.Where(Expression.Lambda<Func<int, bool>>(Expression.GreaterThan(parameterExpression, Expression.Constant(3, typeof(int))), new ParameterExpression[]
{
parameterExpression
})).ToList<int>();
}
}
可以發現，編譯器幫我們把Lambda表示式編譯成了表示式樹。
三、總結
總的來說，表示式樹是Linq中不可或缺的一環，為了方便人們使用表示式樹，編譯器也做了許多工作，從而避免使用者手動構造表示式樹，因此選用了Lambda表示式這種使用者熟悉的形式給使用者使用，但同時，也提高了理解門檻。
四、題外話
為了減少重複勞動，我編寫了一個動態構建查詢的類庫，基於.NetStandard，支援靜態排序，動態排序，多重排序，模糊查詢，分頁查詢，能適用大多數的後臺管理應用開發場景。原理其實就是動態構建表示式樹。GitHub上有文件，Nuget上搜索EazyPageQuery，記得勾選“包括預發行版”~