使用表达式树的Foreach循环

Question

我见过这个Issue while building dynamic Expression Tree和Expression/Statement trees，因为我是表达树的新手，我仍然在努力去理解如何实现我想要的东西。

一个人为的目标如下

    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，它转换为该属性的字符串。我已经完成了所有工作。我现在要处理的问题是，对于List类型，我需要能够对ClassList属性中的每个项应用一组动作，所以我需要一个foreach来允许我这样做。

我现在有这个

//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);

编译和调用时，GetList按预期返回List。我正在努力的是如何创建一个表达式，该表达式将使用lambda表达式的结果并使用我已经为每个Class项创建的一组动作迭代它。

最终我正在寻找一个lambda签名来匹配下面的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>);
                };

感谢任何帮助，以帮助我了解如何做到这一点。

我目前得到的这是异常的变量'输入'类型'TestObject'从范围''引用，但它没有定义

    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**

Answer 1

我在你问题的中间某处迷路了（如果我错误地解释它，请告诉我，我会重新考虑它），但我认为这就是你所追求的：

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;
}

要使用它，您需要提供一个迭代的集合，一个替换为循环体的表达式，以及一个循环体表达式使用的ParameterExpression，它将在每次循环迭代时分配给循环变量。

我认为有时候例子比言辞更响亮......

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：这将确保它处理枚举器。（它还会为每次迭代创建一个新的循环变量实例，但这对表达式没有意义）。如果你有足够的动力，实现这个只需要转动手柄！

对于在家观看的人，我有一个类似的方法来生成'for'循环：

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，其中伪变量与上述方法中的表达式匹配：

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

同样，loopContent，condition和increment是使用loopVar的表达式，并且在每次迭代时都分配了loopVar。

Answer 2

这是canton7's excellent solution的略微扩展版本，考虑到有关处理枚举器的评论：

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;
}

Answer 3

relatively_random's solution很棒，但foreach处理其他几个场景。检查这些指向SharpLab的链接，以验证每个链接中生成的内容：

当enumerable is a IEnumerable<T>时，它会在调用null之前检查调查员是否是Dispose()。
当enumerable is not an interface时，枚举器更改为具有GetEnumerator()返回的类型。在调用IDisposable之前，调查员被投射到Dispose()。
当enumerator doesn't implement IDisposable，as用于支票时，如果调查员实施IDisposable。（???）
当enumerator is a value type时，对null的检查消失了。
当enumerator is a value type and doesn't implement IDisposable，try / finally消失。

使用GetEnumerator()返回的类型非常重要，因此值类型枚举器不会被加框。 System.Collections.Generic中的所有集合都有值类型枚举器，因为对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会产生以下代码：

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);
    }
}

没有ForEach的loopVar可以在不获取物品的情况下进行枚举。这就是Count()实施的情况。

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