c# - 如何分解一系列成员访问表达式？

Question

简短版本(TL; DR):

假设我有一个表达式，该表达式只是一系列成员访问运算符:

Expression<Func<Tx, Tbaz>> e = x => x.foo.bar.baz;

您可以将此表达式视为子表达式的组成，每个子表达式都包含一个成员访问操作:

Expression<Func<Tx, Tfoo>>   e1 = (Tx x) => x.foo;
Expression<Func<Tfoo, Tbar>> e2 = (Tfoo foo) => foo.bar;
Expression<Func<Tbar, Tbaz>> e3 = (Tbar bar) => bar.baz;

我想要做的是将 e分解为这些组件子表达式，以便我可以单独使用它们。

更短的版本:

如果我有表达式 x => x.foo.bar，我已经知道如何断开 x => x.foo。如何提取其他子表达式 foo => foo.bar？

我为什么要这样做:

我正在尝试模拟“提升” C#中的成员访问运算符，例如 CoffeeScript's existential access operator ?. 。埃里克·利珀特(Eric Lippert)表示使用 a similar operator was considered for C#,，但没有预算来实现它。

如果C#中存在这样的运算符，则可以执行以下操作:

value = target?.foo?.bar?.baz;

如果 target.foo.bar.baz链的任何部分结果为null，则整个结果将评估为null，从而避免了NullReferenceException。

我想要一种可以模拟这种情况的 Lift扩展方法:

value = target.Lift(x => x.foo.bar.baz); //returns target.foo.bar.baz or null

我尝试过的

我有一些可以编译的东西，并且可以正常工作。但是，它是不完整的，因为我只知道如何保留成员访问表达式的左侧。我可以将 x => x.foo.bar.baz转换为 x => x.foo.bar，但是我不知道如何保留 bar => bar.baz。

因此，它最终会执行以下操作(伪代码):

return (x => x)(target) == null ? null
       : (x => x.foo)(target) == null ? null
       : (x => x.foo.bar)(target) == null ? null
       : (x => x.foo.bar.baz)(target);

这意味着表达式中最左边的步骤会被一遍又一遍地求值。如果它们只是POCO对象的属性，可能就没什么大不了了，但是将它们变成方法调用，效率低下(以及潜在的副作用)变得更加明显:

//still pseudocode
return (x => x())(target) == null ? null
       : (x => x().foo())(target) == null ? null
       : (x => x().foo().bar())(target) == null ? null
       : (x => x().foo().bar().baz())(target);

代码:

static TResult Lift<T, TResult>(this T target, Expression<Func<T, TResult>> exp)
    where TResult : class
{
    //omitted: if target can be null && target == null, just return null

    var memberExpression = exp.Body as MemberExpression;
    if (memberExpression != null)
    {
        //if memberExpression is {x.foo.bar}, then innerExpression is {x.foo}
        var innerExpression = memberExpression.Expression;
        var innerLambda = Expression.Lambda<Func<T, object>>(
                              innerExpression, 
                              exp.Parameters
                          );  

        if (target.Lift(innerLambda) == null)
        {
            return null;
        }
        else
        {
            ////This is the part I'm stuck on. Possible pseudocode:
            //var member = memberExpression.Member;              
            //return GetValueOfMember(target.Lift(innerLambda), member);
        }
    }

    //For now, I'm stuck with this:
    return exp.Compile()(target);
}

这大致受 this answer启发。

提升方法的替代方法，以及为什么我不能使用它们:

The Maybe monad

value = x.ToMaybe()
         .Bind(y => y.foo)
         .Bind(f => f.bar)
         .Bind(b => b.baz)
         .Value;

优点:

使用在函数式编程中流行的现有模式

Has other uses除了已取消成员访问权限

缺点:

太冗长了。我不想每次想钻几个成员时都使用大量的函数调用。即使我实现了SelectMany并使用了查询语法，恕我直言，它看起来也会更加困惑，而不是更少。

我必须手动将x.foo.bar.baz重写为其单独的组件，这意味着我必须知道它们在编译时的含义。我不能只使用来自像result = Lift(expr, obj);这样的变量的表达式。

并非真正针对我想做的事情而设计，并且感觉不完美。

ExpressionVisitor

我将 Ian Griffith's LiftMemberAccessToNull method修改为可以如我所述使用的通用扩展方法。该代码太长，无法在此处包含，但是如果有人感兴趣，我会发布Gist。

优点:

遵循result = target.Lift(x => x.foo.bar.baz)语法

如果链中的每个步骤都返回引用类型或非空值类型，则

效果很好

缺点:

如果链中的任何成员都是可为空的值类型，这会很令人讨厌，这实际上限制了它对我的用处。我需要它才能用于Nullable<DateTime>成员。

试着抓

try 
{ 
    value = x.foo.bar.baz; 
}
catch (NullReferenceException ex) 
{ 
    value = null; 
}

这是最明显的方法，如果找不到更优雅的方法，它将使用该方法。

优点:

很简单。

很明显，代码的用途是什么。

我不必担心边缘情况。

缺点:

丑陋而冗长的

try/catch块是nontrivial*性能命中的

这是一个语句块，所以我不能使其发出LINQ的表达式树

感觉就像失败了

我不会撒谎； “不承认失败”是我如此固执的主要原因。我的直觉说必须要有一种优雅的方法来做到这一点，但是要找到它却是一个挑战。 我无法相信访问表达式的左侧是如此容易，但是右侧几乎是无法到达的。

我这里确实有两个问题，所以我会接受任何一个可以解决任何一个问题的方法:

保留双方的表达式分解，具有合理的性能，并且可以在任何

类型上使用

空传播成员访问

更新:

空传播成员访问 is planned for included in C# 6.0。不过，我仍然想要表达分解的解决方案。

Answer 1

如果只是成员访问表达式的简单链，那么有一个简单的解决方案:

public static TResult Lift<T, TResult>(this T target, Expression<Func<T, TResult>> exp)
    where TResult : class
{
    return (TResult) GetValueOfExpression(target, exp.Body);
}

private static object GetValueOfExpression<T>(T target, Expression exp)
{
    if (exp.NodeType == ExpressionType.Parameter)
    {
        return target;
    }
    else if (exp.NodeType == ExpressionType.MemberAccess)
    {
        var memberExpression = (MemberExpression) exp;
        var parentValue = GetValueOfExpression(target, memberExpression.Expression);

        if (parentValue == null)
        {
            return null;
        }
        else
        {
            if (memberExpression.Member is PropertyInfo)
                return ((PropertyInfo) memberExpression.Member).GetValue(parentValue, null);
            else
                return ((FieldInfo) memberExpression.Member).GetValue(parentValue);
        }
    }
    else
    {
        throw new ArgumentException("The expression must contain only member access calls.", "exp");
    }
}

编辑

如果要添加对方法调用的支持，请使用以下更新的方法:

private static object GetValueOfExpression<T>(T target, Expression exp)
{
    if (exp == null)
    {
        return null;
    }
    else if (exp.NodeType == ExpressionType.Parameter)
    {
        return target;
    }
    else if (exp.NodeType == ExpressionType.Constant)
    {
        return ((ConstantExpression) exp).Value;
    }
    else if (exp.NodeType == ExpressionType.Lambda)
    {
        return exp;
    }
    else if (exp.NodeType == ExpressionType.MemberAccess)
    {
        var memberExpression = (MemberExpression) exp;
        var parentValue = GetValueOfExpression(target, memberExpression.Expression);

        if (parentValue == null)
        {
            return null;
        }
        else
        {
            if (memberExpression.Member is PropertyInfo)
                return ((PropertyInfo) memberExpression.Member).GetValue(parentValue, null);
            else
                return ((FieldInfo) memberExpression.Member).GetValue(parentValue);
        }
    }
    else if (exp.NodeType == ExpressionType.Call)
    {
        var methodCallExpression = (MethodCallExpression) exp;
        var parentValue = GetValueOfExpression(target, methodCallExpression.Object);

        if (parentValue == null && !methodCallExpression.Method.IsStatic)
        {
            return null;
        }
        else
        {
            var arguments = methodCallExpression.Arguments.Select(a => GetValueOfExpression(target, a)).ToArray();

            // Required for comverting expression parameters to delegate calls
            var parameters = methodCallExpression.Method.GetParameters();
            for (int i = 0; i < parameters.Length; i++)
            {
                if (typeof(Delegate).IsAssignableFrom(parameters[i].ParameterType))
                {
                    arguments[i] = ((LambdaExpression) arguments[i]).Compile();
                }
            }

            if (arguments.Length > 0 && arguments[0] == null && methodCallExpression.Method.IsStatic &&
                methodCallExpression.Method.IsDefined(typeof(ExtensionAttribute), false)) // extension method
            {
                return null;
            }
            else
            {
                return methodCallExpression.Method.Invoke(parentValue, arguments);
            }
        }
    }
    else
    {
        throw new ArgumentException(
            string.Format("Expression type '{0}' is invalid for member invoking.", exp.NodeType));
    }
}