# 表達(dá)式樹最佳實(shí)踐：避免節(jié)點(diǎn)共享

今天看到一篇關(guān)于表達(dá)式樹用法，細(xì)看以后，發(fā)現(xiàn)有幾個(gè)我認(rèn)為是坑的地方，我就說說對(duì)于這個(gè)問題的理解和解決方案。

一、原因

• 表達(dá)式樹里的“參數(shù)”和“局部變量”（ParameterExpression）是按“引用身份”區(qū)分的，而不是按“調(diào)用棧幀”區(qū)分。
• 當(dāng)你把“同一棵表達(dá)式樹實(shí)例”復(fù)用到多個(gè)位置（特別是該表達(dá)式體里還有 Block/局部變量），這些參數(shù)/局部就會(huì)在多個(gè)位置被“合并為同一個(gè)符號(hào)”，從而產(chǎn)生值竄位、順序顛倒等“看起來像 bug”的結(jié)果。
• 這不是 .NET 表達(dá)式編譯器的 bug，而是表達(dá)式樹的語義：表達(dá)式是語法樹，節(jié)點(diǎn)按引用標(biāo)識(shí)；復(fù)用同一個(gè)節(jié)點(diǎn)，就意味著共享同一個(gè)參數(shù)/變量節(jié)點(diǎn)。

可以簡化理解：表達(dá)式樹不是“每次調(diào)用都自動(dòng)克隆一份變量”，而是“你放進(jìn)樹里的那個(gè)變量節(jié)點(diǎn)就是唯一的一份”。如果你想要“各用各的變量”，你需要顯式“復(fù)制并替換參數(shù)/變量”。

二、錯(cuò)誤用法（反例）

問題核心：把同一 Lambda 表達(dá)式實(shí)例用 Expression.Invoke 在兩個(gè)位置復(fù)用，而該 Lambda 的表達(dá)式體里還有局部變量或需要唯一性的 ParameterExpression。

示例（簡化版）：

```c#

// 模型
record Address(string City);
record AddressDTO(string City);
record Customer(Address? Address, Address[] Addresses);

// 映射表達(dá)式：Address -> AddressDTO
Expression<Func<Address, AddressDTO>> map =
a => new AddressDTO(a.City);

// 誤用：同一表達(dá)式實(shí)例 map 被 Invoke 兩次
var c = Expression.Parameter(typeof(Customer), "c");
var dto = Expression.Parameter(typeof(AddressDTO), "dto"); // 這里只是示意

var misuse = Expression.Block(
// dto.Address = map(c.Address)
Expression.Invoke(map, Expression.Property(c, nameof(Customer.Address))),
// dto.Addresses[0] = map(c.Addresses[0])
Expression.Invoke(map,
Expression.ArrayIndex(
Expression.Property(c, nameof(Customer.Addresses)),
Expression.Constant(0)))
// ...省略賦值細(xì)節(jié)
);

```

為什么會(huì)錯(cuò)？

• 如果 map 的表達(dá)式體里包含 Block/局部變量/臨時(shí)目標(biāo)對(duì)象，這些 ParameterExpression 節(jié)點(diǎn)在兩處復(fù)用時(shí)會(huì)“合并為同一個(gè)變量”，從而出現(xiàn)“后一次寫入覆蓋前一次”的現(xiàn)象。
• 這不是運(yùn)行時(shí)“每次調(diào)用一份獨(dú)立局部變量”，而是“同一份表達(dá)式節(jié)點(diǎn)被兩處共享”。

表現(xiàn)的情況：

• 順序一換，結(jié)果就變；或者兩個(gè)位置得到相同的結(jié)果；看似隨機(jī)，實(shí)則節(jié)點(diǎn)共享導(dǎo)致的可預(yù)期行為。

三、正確使用（正例）

做法：在“每個(gè)使用點(diǎn)”對(duì)表達(dá)式進(jìn)行“參數(shù)重綁定（克隆+替換）”，保證每個(gè)使用點(diǎn)擁有自己的 ParameterExpression/局部變量節(jié)點(diǎn)；或在非 EF 場景下直接編譯成委托使用。

示例（參數(shù)重綁定，推薦給 EF/LINQ to Entities）：

```C#

static Expression Replace(Expression expr, ParameterExpression from, ParameterExpression to)
=> new ReplaceVisitor(from, to).Visit(expr)!;

sealed class ReplaceVisitor : ExpressionVisitor
{
private readonly ParameterExpression _from, _to;
public ReplaceVisitor(ParameterExpression from, ParameterExpression to)
=> (_from, _to) = (from, to);

protected override Expression VisitParameter(ParameterExpression node)
=> node == _from ? _to : base.VisitParameter(node);
}

// 原始映射：Address -> AddressDTO
Expression<Func<Address, AddressDTO>> map = a => new AddressDTO(a.City);

// 每個(gè)使用點(diǎn)克隆一份，并替換參數(shù)
var p1 = Expression.Parameter(typeof(Address), "a1");
var map1 = Expression.Lambda<Func<Address, AddressDTO>>(
Replace(map.Body, map.Parameters[0], p1), p1);

var p2 = Expression.Parameter(typeof(Address), "a2");
var map2 = Expression.Lambda<Func<Address, AddressDTO>>(
Replace(map.Body, map.Parameters[0], p2), p2);

// 組合使用：此時(shí) map1 與 map2 的參數(shù)/局部都是彼此獨(dú)立的
var c = Expression.Parameter(typeof(Customer), "c");

var body = Expression.Block(
// dto.Address = map1(c.Address)
Expression.Invoke(map1, Expression.Property(c, nameof(Customer.Address))),
// dto.Addresses[0] = map2(c.Addresses[0])
Expression.Invoke(map2,
Expression.ArrayIndex(
Expression.Property(c, nameof(Customer.Addresses)),
Expression.Constant(0)))
// ...省略賦值細(xì)節(jié)
);

```

替代方案（非 EF 內(nèi)存場景）：

```C#

// 直接編譯為委托，按普通 C# 邏輯調(diào)用
var mapFunc = map.Compile();
var dtoAddress = mapFunc(customer.Address!);
var first = mapFunc(customer. Addresses[0]);

```

• 優(yōu)點(diǎn)：不會(huì)受表達(dá)式樹節(jié)點(diǎn)共享影響。
• 注意：不能被 EF 翻譯到 SQL；僅適用于內(nèi)存 LINQ/業(yè)務(wù)層。

額外建議：盡量避免在表達(dá)式樹中使用 Expression.Invoke，EF 通常無法翻譯；應(yīng)使用“參數(shù)重綁定 + 合并子表達(dá)式”的方式把子表達(dá)式直接嵌入到同一棵樹中。

四、使用表達(dá)式樹的一些個(gè)人的建議

• 避免復(fù)用同一表達(dá)式實(shí)例
  • 尤其當(dāng)表達(dá)式體含有 Block/局部變量/臨時(shí)對(duì)象（MemberInit/Assign 等）時(shí)。
  • 需要多處使用時(shí)，請(qǐng)“克隆 + 參數(shù)重綁定”，保證 ParameterExpression 的唯一性。
• 盡量合并而不是 Invoke
  • 在 EF/LINQ to Entities 中，Expression.Invoke 很難翻譯；用參數(shù)替換把子表達(dá)式合并進(jìn)父表達(dá)式（可參考 LinqKit 的 Expand 思路）。
• 參數(shù)/常量類型要嚴(yán)格匹配
  • 用于比較的常量應(yīng)先轉(zhuǎn)換為目標(biāo)屬性類型（Convert.ChangeType/自定義轉(zhuǎn)換），再放入 Expression.Constant(value, property. Type)，否則會(huì)報(bào) “Argument types do not match”。
  • IN/NotIn 構(gòu)造時(shí)，要把集合元素逐一轉(zhuǎn)換為屬性類型再構(gòu)造 Equal 表達(dá)式。
• 構(gòu)建 KeySelector 時(shí)注意類型
  • 如果泛型 TKey 與屬性類型不一致，使用 Expression.Convert(property, typeof(TKey)) 做顯式轉(zhuǎn)換。
• 可提煉可復(fù)用的工具
  • ParameterRebinder/ReplaceVisitor（參數(shù)替換）
  • PropertyPath 解析（支持 “A.B.C” 鏈?zhǔn)綄傩裕?/li>
  • 安全常量轉(zhuǎn)換（string → int/decimal/enum/DateTime/Nullable<T>）
• 性能與緩存
  • 頻繁重復(fù)構(gòu)建/編譯的表達(dá)式應(yīng)做緩存（根據(jù)條件組合生成鍵），避免多次 Compile 的開銷。
• 可測試性
  • 先用內(nèi)存集合驗(yàn)證表達(dá)式語義（Compile + LINQ to Objects），再在 EF 上驗(yàn)證翻譯可行性（避免 Invoke/不可翻譯方法）。
• 空值與可空處理
  • 組合訪問（如 A.B.C）要考慮 A/B 可能為空的情況（可通過顯式 Null 檢查或使用 SQL 可翻譯的 null 傳播邏輯）。
• 組合與復(fù)用的邊界
  • 當(dāng)需要多處相同結(jié)構(gòu)但參數(shù)不同的子映射時(shí)，優(yōu)先用“模板表達(dá)式 + 參數(shù)重綁定”；不要把“同一實(shí)例”直接塞進(jìn)多個(gè)位置。

總結(jié)：表達(dá)式樹強(qiáng)調(diào)“節(jié)點(diǎn)身份即語義”。復(fù)用同一實(shí)例，就等于共享同一個(gè)參數(shù)/變量節(jié)點(diǎn)；要隔離，就必須克隆并替換參數(shù)。按此規(guī)則構(gòu)造與組合表達(dá)式，既能保持結(jié)果穩(wěn)定，也更容易被 EF 等提供者正確翻譯。