C#循环与循环控制的表达式树实现
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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 ) 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编程网。
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