Expression Trees در C# چیست؟

تعریف کوتاه

Expression Tree ساختاری درختی از یک عبارت C# است که به‌جای اجرا شدن مستقیم، به‌صورت داده ذخیره می‌شود تا بتوان تحلیل، تغییر یا ترجمه‌اش کرد.

using System.Linq.Expressions;

Delegate در برابر Expression Tree

Delegate (اجرا می‌شود):

Func<int, int> square = x => x * x;
var result = square(5); // 25

Expression Tree (ساختار عبارت را نگه می‌دارد):

Expression<Func<int, int>> square = x => x * x;

     Multiply
      /    \
 Parameter  Constant

می‌توان فهمید ورودی چیست، چه عملیاتی انجام می‌شود و چه متغیرهایی استفاده شده‌اند.

کاربردهای مهم

۱. ORMها مثل Entity Framework Core — مهم‌ترین کاربرد:

db.Users.Where(u => u.Age > 18).ToList();

عبارت u => u.Age > 18 به Expression Tree تبدیل و توسط EF Core به SQL ترجمه می‌شود:

SELECT * FROM Users WHERE Age > 18

۲. ساخت Queryهای Dynamic — مثلاً فیلترهای کاربر در زمان اجرا با Expression<Func<User, bool>> ساخته می‌شوند.

۳. تحلیل کد در زمان اجرا — بررسی این‌که چه متد/Property استفاده شده؛ پایه Validation Frameworkها، Mapping Frameworkها و Query Builderها.

۴. ساخت کد در Runtime — Expression Tree قابل Compile شدن به Delegate است:

var expression = Expression.Lambda<Func<int,int>>(
    Expression.Multiply(Expression.Parameter(typeof(int)), Expression.Constant(2)));

var func = expression.Compile();
Console.WriteLine(func(5)); // 10

اجزای اصلی

Node	کاربرد
ParameterExpression	پارامتر ورودی
ConstantExpression	مقدار ثابت
BinaryExpression	عملیات مثل + - * /
MethodCallExpression	فراخوانی متد
MemberExpression	دسترسی به Property
LambdaExpression	تابع Lambda

Expression Tree در برابر Reflection

Reflection	Expression Tree
بررسی Type و Member	ساخت و تحلیل منطق
کندتر	معمولاً سریع‌تر
بیشتر برای Metadata	بیشتر برای Query و Code Generation

نکته کلیدی: Func<> یک Delegate اجراییست؛ Expression<Func<>> نمایش درختی کد است که قابل تحلیل و ترجمه (مثلاً به SQL) است — به همین دلیل EF Core از آن استفاده می‌کند، نه از Delegate ساده.