c# – 从lambda创建表达式树时如何’取消引用’？

假设我有一些返回Expression的函数c：

Func<int,Expression<Func<int>>> c = (int a) => () => a + 3;

现在我想创建另一个Expression,但在创建它时我想调用函数c并将其结果作为新表达式的一部分嵌入：

Expression<Func<int>> d = () => 2 + c(3);

我不能这样做,因为它会将c(3)解释为函数调用转换为表达式,我将得到错误,我无法添加int和Expression< Func< int>>

我希望得到一个值：

(Expression<Func<int>>)( () => 2 + 3 + 3 )

我也有兴趣让这个更复杂的表达式,而不仅仅是这个玩具的例子.

你会怎么用C#做的？

或者,您如何使用我可以在我的C#项目中使用的任何其他CLR语言尽可能少的麻烦？

更复杂的例子：

Func<int,Expression<Func<int>>> c = (int a) => () => a*(a + 3);
Expression<Func<int,int>> d = (x) => 2 + c(3 + x);

即使它出现在两个地方的c体中,也应该在结果表达式中仅评估3 x.

我强烈感觉它无法在C#中实现,因为将lambda赋值给Expression是由编译器完成的,并且是编译时const表达式文字的一种.它类似于使编译器理解普通字符串文字“test”理解模板字符串文字“test ${a b} other”,而C#编译器还没有处于这个开发阶段.

所以我的主要问题实际上是：

什么CLR语言支持语法,可以方便地构建嵌入由其他函数构造的部分的表达式树？

其他可能性是一些库,它可以帮助我使用某种运行时编译模板以这种方式构建表达式树,但我猜这种方式我的表达式代码松开了代码.

似乎F#能够“引用”和“取消引用”(拼接)代码：

https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/articles/fsharp/language-reference/code-quotations

解决方法

对于这两个示例,实际上可以使用两个表达式访问者来完成(代码已注释)：

static class Extensions {
    public static TResult FakeInvoke<TResult>(this Delegate instance,params object[] parameters)
    {
        // this is not intended to be called directly
        throw new NotImplementedException();
    }

    public static TExpression Unwrap<TExpression>(this TExpression exp) where TExpression : Expression {
        return (TExpression) new FakeInvokeVisitor().Visit(exp);
    }

    class FakeInvokeVisitor : ExpressionVisitor {
        protected override Expression VisitMethodCall(MethodCallExpression node) {
            // replace FakeInvoke call
            if (node.Method.Name == "FakeInvoke") {
                // first obtain reference to method being called (so,for c.FakeInvoke(...) that will be "c")
                var func = (Delegate)Expression.Lambda(node.Arguments[0]).Compile().DynamicInvoke();
                // explore method argument names and types
                var argumentNames = new List<string>();
                var dummyArguments = new List<object>();
                foreach (var arg in func.Method.GetParameters()) {
                    argumentNames.Add(arg.Name);
                    // create default value for each argument
                    dummyArguments.Add(arg.ParameterType.IsValueType ? Activator.CreateInstance(arg.ParameterType) : null);
                }
                // Now,invoke function with default arguments to obtain expression (for example,this one () => a*(a + 3)).
                // all arguments will have default value (0 in this case),but they are not literal "0" but a reference to "a" member with value 0
                var exp = (Expression) func.DynamicInvoke(dummyArguments.ToArray());
                // this is expressions representing what we passed to FakeInvoke (for example expression (x + 3))
                var argumentExpressions = (NewArrayExpression)node.Arguments[1];
                // Now invoke second visitor
                exp = new InnerFakeInvokeVisitor(argumentExpressions,argumentNames.ToArray()).Visit(exp);
                return ((LambdaExpression)exp).Body;
            }
            return base.VisitMethodCall(node);
        }
    }

    class InnerFakeInvokeVisitor : ExpressionVisitor {
        private readonly NewArrayExpression _args;
        private readonly string[] _argumentNames;
        public InnerFakeInvokeVisitor(NewArrayExpression args,string[] argumentNames) {
            _args =  args;
            _argumentNames = argumentNames;
        }
        protected override Expression VisitMember(MemberExpression node) {
            // if that is a reference to one of our arguments (for example,reference to "a")
            if (_argumentNames.Contains(node.Member.Name)) {
                // find related expression
                var idx = Array.IndexOf(_argumentNames,node.Member.Name);
                var argument = _args.Expressions[idx];
                var unary = argument as UnaryExpression;
                // and replace it. So "a" is replaced with expression "x + 3"
                return unary?.Operand ?? argument;
            }
            return base.VisitMember(node);
        }
    }
}

可以像这样使用：

Func<int,Expression<Func<int>>> c = (int a) => () => a * (a + 3);
Expression<Func<int,int>> d = (x) => 2 + c.FakeInvoke<int>(3 + x);
d = d.Unwrap(); // this is Now "x => (2 + ((3 + x) * ((3 + x) + 3)))"

简单案例：

Func<int,Expression<Func<int>>> c = (int a) => () => a + 3;
Expression<Func<int>> d = () => 2 + c.FakeInvoke<int>(3);
d = d.Unwrap(); // this is Now "() => 2 + (3 + 3)

有多个参数：

Func<int,int,Expression<Func<int>>> c = (int a,int b) => () => a * (a + 3) + b;
Expression<Func<int,int>> d = (x) => 2 + c.FakeInvoke<int>(3 + x,x + 5);
d = d.Unwrap(); // "x => (2 + (((3 + x) * ((3 + x) + 3)) + (x + 5)))"

请注意,FakeInvoke不是类型安全的(您应该显式设置返回类型和参数,而不是检查).但这仅仅是例如,在实际使用中你可以创建很多FakeInvoke的重载,如下所示：

public static TResult FakeInvoke<TArg,TResult>(this Func<TArg,Expression<Func<TResult>>> instance,TArg argument) {
        // this is not intended to be called directly
    throw new NotImplementedException();
}

上面的代码应该被修改一下以正确处理这样的调用(因为参数现在不在单个NewArrayExpression中),但这很容易做到.有了这样的重载,你可以这样做：

Expression<Func<int,int>> d = (x) => 2 + c.FakeInvoke(3 + x); // this is type-safe Now,you cannot pass non-integer as "3+x",nor you can pass more or less arguments than required.