使用表达式树的Foreach循环

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我看到了这个构建动态表达式树时的问题表达式/语句树,因为我对表达式树还不熟悉,所以仍然在努力理解如何实现我想要的。

下面是一个人工制造的对象

    public class TestObject
    {
        public TestObject()
        {
            ClassList = new List<Class>();
        }
        public int Age { get; set; }
        public List<Class> ClassList { get; set; } 
    }

    public class Class
    {
        public string Name { get; set; }
        public int ClassId { get; set; }
    }

在运行时,我遍历每个属性并生成一个Delegate,用于将该属性转换为字符串。这一切都已经实现。现在我需要处理的问题是,对于List类型,我需要能够在ClassList属性中应用一组操作,所以我需要一个foreach循环来实现这一点。

目前我的代码如下:

//type==TestObject at runtime
//propertyName == "ClassList"
   ParameterExpression recordExpression = Expression.Parameter(type, "record");

   memberExpression = MemberExpression.Property(recordExpression, propertyName);

   Type getEnumerableDelegateType =
                typeof(Func<,>).MakeGenericType(new Type[] { type, memberExpression.Type}); 

   var getList = Expression.Lambda(getEnumerableDelegateType, memberExpression, recordExpression);

GetList被编译和调用后按预期返回List。我正在努力创建一个表达式,该表达式将使用lambda表达式的结果,并迭代它应用我已为每个Class项创建的一组操作。

最终,我正在寻找一个lambda签名,以匹配下面的overallAction签名。

   var getListFunc = new Func<TestObject, List<Class>>((TestObject obj1) => obj1.ClassList);

   Action<List<Class>> listAction = delegate(List<Class> data)
                {
                    foreach (var dataChannelWithUnitse in data)
                    {
                        //Apply generated delegate
                    }
                };

     Action<TestObject> overallAction = delegate(TestObject data)
                {
                    var x = getListFunc.Invoke(data);
                    listAction.Invoke(x as List<Class>);
                };

希望能得到任何帮助,帮助我理解如何完成这个任务。

我现在得到的是这个,但它抛出异常:变量 'Input' 的类型为 'TestObject',在范围 '' 中引用,但未定义

    var typeParam = Expression.Parameter(type, "Input");
    var listVariable = Expression.Variable(memberExpression.Type, "List");
    var enumerator = Expression.Variable(typeof(IEnumerator<>).MakeGenericType(dataType));


    var enumeratorType = typeof(IEnumerator<>).MakeGenericType(dataType);
    var enumerableType = typeof(IEnumerable<>).MakeGenericType(dataType);
    var enumerableParam = Expression.Parameter(enumerableType, "ExtractedCollection");

    var getEnumeratorFunc = Expression.Call(enumerableParam, enumerableType.GetMethod("GetEnumerator"));
    var getEnumeratorLambda = Expression.Lambda(getEnumeratorFunc, enumerableParam);

    var t1 = Expression.Assign(listVariable, Expression.Invoke(getListLambda, typeParam));
    var t2 = Expression.Assign(enumerator, Expression.Invoke(getEnumeratorLambda, listVariable));


    var @break = Expression.Label();

    var funcBlock = Expression.Block(
        new ParameterExpression[] { listVariable, enumerator},

   t1,
   t2,

    Expression.Loop(
        Expression.IfThenElse(

            Expression.NotEqual(Expression.Call(enumerator,typeof(IEnumerator).GetMethod("MoveNext")),Expression.Constant(false)),
                                Expression.Invoke(enumerableExpressions[0],Expression.Property(enumerator, "Current")),

                      Expression.Break(@break))
            , @break), typeParam);



    Expression<Action<TestObject>> lm = Expression.Lambda<Action<TestObject>>(funcBlock,recordExpression);
    var d = lm.Compile(); **//this is exceptioning with " variable 'Input' of type 'TestObject' referenced from scope '', but it is not defined**

2
List<T>实际上有一个.ForEach()方法,你可以调用它。这并不适用于任何IEnumerable,但在这种特定情况下,它可以帮助你简化代码。 - Jeroen Mostert
3个回答

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我在你的问题中间有些迷失(如果我解释错误,请告诉我,我会重新审视它),但我 认为 这就是你想要的:

public static Expression ForEach(Expression collection, ParameterExpression loopVar, Expression loopContent)
{
    var elementType = loopVar.Type;
    var enumerableType = typeof(IEnumerable<>).MakeGenericType(elementType);
    var enumeratorType = typeof(IEnumerator<>).MakeGenericType(elementType);

    var enumeratorVar = Expression.Variable(enumeratorType, "enumerator");
    var getEnumeratorCall = Expression.Call(collection, enumerableType.GetMethod("GetEnumerator"));
    var enumeratorAssign = Expression.Assign(enumeratorVar, getEnumeratorCall);

    // The MoveNext method's actually on IEnumerator, not IEnumerator<T>
    var moveNextCall = Expression.Call(enumeratorVar, typeof(IEnumerator).GetMethod("MoveNext"));

    var breakLabel = Expression.Label("LoopBreak");

    var loop = Expression.Block(new[] { enumeratorVar },
        enumeratorAssign,
        Expression.Loop(
            Expression.IfThenElse(
                Expression.Equal(moveNextCall, Expression.Constant(true)),
                Expression.Block(new[] { loopVar },
                    Expression.Assign(loopVar, Expression.Property(enumeratorVar, "Current")),
                    loopContent
                ),
                Expression.Break(breakLabel)
            ),
        breakLabel)
    );

    return loop;
}

为了使用它,您需要提供要迭代的集合、要替换到循环体中的表达式,以及循环主体表达式所使用的ParameterExpression,在每次循环迭代中将分配给循环变量。

我认为有时候例子比语言更有效......

var collection = Expression.Parameter(typeof(List<string>), "collection");
var loopVar = Expression.Parameter(typeof(string), "loopVar");
var loopBody = Expression.Call(typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new[] { typeof(string) }), loopVar);
var loop = ForEach(collection, loopVar, loopBody);
var compiled = Expression.Lambda<Action<List<string>>>(loop, collection).Compile();
compiled(new List<string>() { "a", "b", "c" });

编辑:正如Jeroem Mostert在评论中正确指出的那样,这并不完全反映foreach循环的“真实”行为:这将确保处理枚举器的释放。 (它还将为每个迭代创建一个循环变量的新实例,但这对于表达式来说没有意义)。如果你感到有动力,实现这个只是一个简单的问题!


对于在家观看的任何人,我有一个类似的生成“for”循环的方法:

public static Expression For(ParameterExpression loopVar, Expression initValue, Expression condition, Expression increment, Expression loopContent)
{
    var initAssign = Expression.Assign(loopVar, initValue);

    var breakLabel = Expression.Label("LoopBreak");

    var loop = Expression.Block(new[] { loopVar },
        initAssign,
        Expression.Loop(
            Expression.IfThenElse(
                condition,
                Expression.Block(
                    loopContent,
                    increment
                ),
                Expression.Break(breakLabel)
            ),
        breakLabel)
    );

    return loop;
}

这相当于以下语句,伪变量与上面方法中的表达式相匹配:

for (loopVar = initValue; condition; increment)
{
    loopContent
}

再次强调,loopContent、condition和increment都是表达式,它们使用了loopVar,并且在每次迭代中都会为loopVar赋值。


1
这几乎但不完全像真正的foreachIEnumerator <T>是一次性的,而实际的foreach将处理它。 当然,绝大多数枚举器都有无操作实现(包括所有标准集合类的枚举器),因此通常可以正常工作。 实际上,foreach的完整语义非常复杂,因为根本不需要任何接口(http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa664754已过时,但语言规范给出了详细信息); 除非作为挑战,否则我不建议实施它。 :-) - Jeroen Mostert
这是一个很好的观点,如果我没记错的话,在Dispose操作周围还有一个try/finally!我会在我的答案中添加一条注释以此说明。 - canton7
1
非常感谢大家,我转移了一段时间做其他事情,现在回来了,它完美地运行了!@canton7 - Bernard

7

relatively_random的解决方案很好,但foreach处理了其他几种情况。检查这些链接到SharpLab,以验证每个链接生成了什么:

使用由GetEnumerator()返回的类型非常重要,以避免值类型枚举器被装箱。所有在System.Collections.Generic中的集合都具有值类型枚举器,因为其方法的调用不是虚拟的,从而导致更好的性能。

将所有内容放在一起,得到以下代码:

static partial class ExpressionEx
{
    public static Expression ForEach<TSource>(Expression enumerable, Expression loopContent)
    {
        var enumerableType = enumerable.Type;
        var getEnumerator = enumerableType.GetMethod("GetEnumerator");
        if (getEnumerator is null)
            getEnumerator = typeof(IEnumerable<>).MakeGenericType(typeof(TSource)).GetMethod("GetEnumerator");
        var enumeratorType = getEnumerator.ReturnType;
        var enumerator = Expression.Variable(enumeratorType, "enumerator");

        return Expression.Block(new[] { enumerator },
            Expression.Assign(enumerator, Expression.Call(enumerable, getEnumerator)),
            EnumerationLoop(enumerator, loopContent));
    }

    public static Expression ForEach<TSource>(Expression enumerable, ParameterExpression loopVar, Expression loopContent)
    {
        var enumerableType = enumerable.Type;
        var getEnumerator = enumerableType.GetMethod("GetEnumerator");
        if (getEnumerator is null)
            getEnumerator = typeof(IEnumerable<>).MakeGenericType(typeof(TSource)).GetMethod("GetEnumerator");
        var enumeratorType = getEnumerator.ReturnType;
        var enumerator = Expression.Variable(enumeratorType, "enumerator");

        return Expression.Block(new[] { enumerator },
            Expression.Assign(enumerator, Expression.Call(enumerable, getEnumerator)),
            EnumerationLoop(enumerator,
                Expression.Block(new[] { loopVar },
                    Expression.Assign(loopVar, Expression.Property(enumerator, "Current")),
                    loopContent)));
    }

    static Expression EnumerationLoop(ParameterExpression enumerator, Expression loopContent)
    {
        var loop = While(
            Expression.Call(enumerator, typeof(IEnumerator).GetMethod("MoveNext")),
            loopContent);

        var enumeratorType = enumerator.Type;
        if (typeof(IDisposable).IsAssignableFrom(enumeratorType))
            return Using(enumerator, loop);

        if (!enumeratorType.IsValueType)
        {
            var disposable = Expression.Variable(typeof(IDisposable), "disposable");
            return Expression.TryFinally(
                loop,
                Expression.Block(new[] { disposable },
                    Expression.Assign(disposable, Expression.TypeAs(enumerator, typeof(IDisposable))),
                    Expression.IfThen(
                        Expression.NotEqual(disposable, Expression.Constant(null)),
                        Expression.Call(disposable, typeof(IDisposable).GetMethod("Dispose")))));
        }

        return loop;
    }

    public static Expression Using(ParameterExpression variable, Expression content)
    {
        var variableType = variable.Type;

        if (!typeof(IDisposable).IsAssignableFrom(variableType))
            throw new Exception($"'{variableType.FullName}': type used in a using statement must be implicitly convertible to 'System.IDisposable'");

        var getMethod = typeof(IDisposable).GetMethod("Dispose");

        if (variableType.IsValueType)
        {
            return Expression.TryFinally(
                content,
                Expression.Call(Expression.Convert(variable, typeof(IDisposable)), getMethod));
        }

        if (variableType.IsInterface)
        {
            return Expression.TryFinally(
                content,
                Expression.IfThen(
                    Expression.NotEqual(variable, Expression.Constant(null)),
                    Expression.Call(variable, getMethod)));
        }

        return Expression.TryFinally(
            content,
            Expression.IfThen(
                Expression.NotEqual(variable, Expression.Constant(null)),
                Expression.Call(Expression.Convert(variable, typeof(IDisposable)), getMethod)));
    }

    public static Expression While(Expression loopCondition, Expression loopContent)
    {
        var breakLabel = Expression.Label();
        return Expression.Loop(
            Expression.IfThenElse(
                loopCondition,
                loopContent,
                Expression.Break(breakLabel)),
            breakLabel);
    }
}
ForEach没有loopVar时,用于枚举而无需获取项目。这就是Count()实现的情况。
编辑:更新和测试版本可在NetFabric.Reflection NuGet包中找到。请查看其存储库以获取源代码。

3

这是canton7优秀解决方案的稍微扩展版本,考虑到处理枚举器的备注:

public static Expression ForEach(Expression enumerable, ParameterExpression loopVar, Expression loopContent)
{
    var elementType = loopVar.Type;
    var enumerableType = typeof(IEnumerable<>).MakeGenericType(elementType);
    var enumeratorType = typeof(IEnumerator<>).MakeGenericType(elementType);

    var enumeratorVar = Expression.Variable(enumeratorType, "enumerator");
    var getEnumeratorCall = Expression.Call(enumerable, enumerableType.GetMethod("GetEnumerator"));
    var enumeratorAssign = Expression.Assign(enumeratorVar, getEnumeratorCall);
    var enumeratorDispose = Expression.Call(enumeratorVar, typeof(IDisposable).GetMethod("Dispose"));

    // The MoveNext method's actually on IEnumerator, not IEnumerator<T>
    var moveNextCall = Expression.Call(enumeratorVar, typeof(IEnumerator).GetMethod("MoveNext"));

    var breakLabel = Expression.Label("LoopBreak");

    var trueConstant = Expression.Constant(true);

    var loop =
        Expression.Loop(
            Expression.IfThenElse(
                Expression.Equal(moveNextCall, trueConstant),
                Expression.Block(
                    new[] { loopVar },
                    Expression.Assign(loopVar, Expression.Property(enumeratorVar, "Current")),
                    loopContent),
                Expression.Break(breakLabel)),
            breakLabel);

    var tryFinally =
        Expression.TryFinally(
            loop,
            enumeratorDispose);

    var body =
        Expression.Block(
            new[] { enumeratorVar },
            enumeratorAssign,
            tryFinally);

    return body;
}

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