式ツリー (Visual Basic)
式ツリーでは、コードがツリー状のデータ構造で表示されます。各ノードは 1 つの式に対応しています。たとえば、メソッドの呼び出しや x < y のような二項演算などです。
式ツリーで表されるコードはコンパイルおよび実行できます。 これによって、実行可能なコードの動的な変更、さまざまなデータベースでの LINQ クエリの実行、および動的クエリの作成が可能になります。 LINQ の式ツリーの詳細については、「方法: 式ツリーを使用して動的クエリをビルドする (Visual Basic)」を参照してください。
また、式ツリーを動的言語ランタイム (DLR) に使用することで、動的言語と .NET Framework 間の相互運用性が実現し、コンパイラ ライターで Microsoft Intermediate language (MSIL) ではなく式ツリーを出力できるようになります。 DLR の詳細については、「動的言語ランタイムの概要」を参照してください。
匿名のラムダ式に基づいて、C# と Visual Basic コンパイラで式ツリーを作成できます。または、System.Linq.Expressions 名前空間を使用して手動で式ツリーを作成できます。
ラムダ式からの式ツリーの作成
ラムダ式が Expression<TDelegate> 型の変数に割り当てられている場合、コンパイラはラムダ式を表す式ツリーを構築するコードを出力します。
Visual Basic コンパイラは、式形式のラムダ (つまり単一行のラムダ) からのみ式ツリーを生成できます。 ステートメント形式のラムダ (つまり複数行のラムダ) は解析できません。 Visual Basic のラムダ式の詳細については、「ラムダ式」を参照してください。
次のコード例は、ラムダ式 Function(num) num < 5 を表す式ツリーを Visual Basic コンパイラで作成する方法を示しています。
Dim lambda As Expression(Of Func(Of Integer, Boolean)) =
Function(num) num < 5
API を使用した式ツリーの作成
API を使用して式ツリーを作成するには、Expression クラスを使用します。 このクラスには、特定の型を持つ式ツリー ノードを作成する静的ファクトリ メソッドが含まれます。たとえば、変数またはパラメーターを表す ParameterExpression や、メソッドの呼び出しを表す MethodCallExpression などです。 ParameterExpression、MethodCallExpression などの式固有の型も、System.Linq.Expressions 名前空間で定義されます。 これらの型は、Expression 抽象型から派生したものです。
次のコード例は、API を使用して、ラムダ式 Function(num) num < 5 を表す式ツリーを作成する方法を示しています。
' Import the following namespace to your project: System.Linq.Expressions
' Manually build the expression tree for the lambda expression num => num < 5.
Dim numParam As ParameterExpression = Expression.Parameter(GetType(Integer), "num")
Dim five As ConstantExpression = Expression.Constant(5, GetType(Integer))
Dim numLessThanFive As BinaryExpression = Expression.LessThan(numParam, five)
Dim lambda1 As Expression(Of Func(Of Integer, Boolean)) =
Expression.Lambda(Of Func(Of Integer, Boolean))(
numLessThanFive,
New ParameterExpression() {numParam})
.NET Framework 4 以降の式ツリー API は、割り当て式、制御フロー式 (ループ、条件ブロック)、および try-catch ブロックもサポートしています。 API を使用すると、Visual Basic コンパイラのラムダ式から作成できる式ツリーよりも複雑な式ツリーを作成できます。 次の例は、数値の階乗を計算する式ツリーを作成する方法を示しています。
' Creating a parameter expression.
Dim value As ParameterExpression =
Expression.Parameter(GetType(Integer), "value")
' Creating an expression to hold a local variable.
Dim result As ParameterExpression =
Expression.Parameter(GetType(Integer), "result")
' Creating a label to jump to from a loop.
Dim label As LabelTarget = Expression.Label(GetType(Integer))
' Creating a method body.
Dim block As BlockExpression = Expression.Block(
New ParameterExpression() {result},
Expression.Assign(result, Expression.Constant(1)),
Expression.Loop(
Expression.IfThenElse(
Expression.GreaterThan(value, Expression.Constant(1)),
Expression.MultiplyAssign(result,
Expression.PostDecrementAssign(value)),
Expression.Break(label, result)
),
label
)
)
' Compile an expression tree and return a delegate.
Dim factorial As Integer =
Expression.Lambda(Of Func(Of Integer, Integer))(block, value).Compile()(5)
Console.WriteLine(factorial)
' Prints 120.
詳細については、「Generating Dynamic Methods with Expression Trees in Visual Studio 2010 (Visual Studio 2010 での式ツリーによる動的メソッドの生成)」を参照し、Visual Studio 2010 以降のバージョンについても同じ方法を適用してください。
式ツリーの解析
次のコード例は、ラムダ式 Function(num) num < 5 を表す式ツリーを各部分に分解する方法を示しています。
' Import the following namespace to your project: System.Linq.Expressions
' Create an expression tree.
Dim exprTree As Expression(Of Func(Of Integer, Boolean)) = Function(num) num < 5
' Decompose the expression tree.
Dim param As ParameterExpression = exprTree.Parameters(0)
Dim operation As BinaryExpression = exprTree.Body
Dim left As ParameterExpression = operation.Left
Dim right As ConstantExpression = operation.Right
Console.WriteLine(String.Format("Decomposed expression: {0} => {1} {2} {3}",
param.Name, left.Name, operation.NodeType, right.Value))
' This code produces the following output:
'
' Decomposed expression: num => num LessThan 5
式ツリーの不変性
式ツリーは変更できません。 つまり、式ツリーを変更するには、既存の式ツリーをコピーしてツリー内のノードを置き換えることで、新しい式ツリーを作成する必要があります。 式ツリー ビジターを使用して、既存の式ツリーを走査することができます。 詳細については、「方法:式ツリーを変更する (Visual Basic)」を参照してください。
式ツリーのコンパイル
Expression<TDelegate> 型に含まれる Compile メソッドにより、式ツリーが表すコードを実行可能なデリゲートにコンパイルします。
次のコード例は、式ツリーをコンパイルして結果のコードを実行する方法を示しています。
' Creating an expression tree.
Dim expr As Expression(Of Func(Of Integer, Boolean)) =
Function(num) num < 5
' Compiling the expression tree into a delegate.
Dim result As Func(Of Integer, Boolean) = expr.Compile()
' Invoking the delegate and writing the result to the console.
Console.WriteLine(result(4))
' Prints True.
' You can also use simplified syntax
' to compile and run an expression tree.
' The following line can replace two previous statements.
Console.WriteLine(expr.Compile()(4))
' Also prints True.
詳細については、「方法:式ツリーを実行する (Visual Basic)」を参照してください。