using System;
using System.Linq.Expressions; // 식 트리를 사용하기 위해 필요.
// System.Linq.Expressions 네임스페이스는
// 식 트리를 다루는 데 필요한 클래스와 메서드를 제공합니다.
// (Expression 클래스와 파생 클래스들)
/*
식 트리(Expression Tree):
식을 트리로 표현한 자료구조.
한 부모 노드가 단 두개만의 자식 노드를 가질 수 있는 이진 트리(Binary Tree).
코드를 '데이터'로 보관할 수 있음.
Expression 클래스:
식 트리의 노드를 표현하는 기본 클래스입니다.
따라서 Expression 클래스를 상속받는 클래스들이 식 트리의 각 노트를 표현할 수 있음.
Expression 클래스의 파생 클래스들의 인스턴스를 생성하는 역할도 함.
Expression 클래스 자신은 abstract로 선언되어 자신의 인스턴스는 만들 수 없지만,
파생 클래스의 인스턴스를 생성하는 기능을 가진 정적 '팩토리 메서드'를 제공함.
Expression.Constant(), Expression.Parameter(), Expression.Add(), Expression.Subtract() 등의 메서드:
다양한 종류의 식 트리 노드를 생성하는 데 사용됩니다.
팩토리 메서드(Factory Method):
클래스의 인스턴스를 생성하는 일을 담당하는 메서드.
C#에는 객체를 생성하는 생성자 메서드가 있긴 하지만, 객체의 생성에 복잡한 논리가 필요한 경우,
객체 생성 과정을 별도의 메서드에 구현해 놓으면 코드가 덜 복잡해짐.
팩토리 메서드 장점?
프로그래머가 각 노드가 어떤 타입인지 신경 쓰지 않고 Expression 타입의 참조를 선언해서 사용할 수 있음.
예를 들어,
Expression cons1 = Expression.Constant(1);
// Expression.Constant() 팩토리 메서드로, ConstantExpression 타입의 const1 객체를 선언함.
// Expression 타입인 cont1을 으로 선언한게 아님.
*/
// 식 트리를 사용하여 식( 1 * 2 + (x - y) )을 표현하고 컴파일하여 실행하는 방법을 보여줌
namespace UsingExpressionTree
{
class MainApp
{
static void Main(string[] args)
{
// 1*2+(x-y)
// (1) 식 트리 생성
Expression const1 = Expression.Constant(1); // 상수 1을 나타내는 Expression 타입의 객체를 생성(x)
// 상수 1을 나타내는 ConstantExpression 타입의 객체를 생성(o)
// const1 변수는 Expression 타입이지만,
// 실제로는 ConstantExpression 객체를 참조합니다.
// 왜냐하면 Expression 클래스는 식 트리의 기본 클래스이고,
// ConstantExpression은 상수를 나타내는 Expression의 파생 클래스이기 때문입니다.
Expression const2 = Expression.Constant(2); // 상수 2를 나타내는 ConstantExpression 객체 생성
Expression leftExp = Expression.Multiply(const1, const2); // const1과 const2를 곱하는 연산을 나타내는
// BinaryExpression 객체 생성
Expression param1 =
Expression.Parameter(typeof(int)); // x을 위한 변수
// int 타입의 매개변수를 나타내는 ParameterExpression 객체를 생성
Expression param2 =
Expression.Parameter(typeof(int)); // y을 위한 변수
// int 타입의 매개변수를 나타내는 ParameterExpression 객체를 생성
Expression rightExp = Expression.Subtract(param1, param2); // x - y
// param1에서 param2를 빼는 연산을 나타내는
// BinaryExpression 객체를 생성
Expression exp = Expression.Add(leftExp, rightExp); // leftExp와 rightExp를 더하는 연산을 나타내는
// BinaryExpression 객체를 생성
// (2) 람다식 생성:
// 식 트리는 '식'을 트리로 표현한 것에 불과함.
// 즉, exp 식 트리는 실행가능한 상태가 아니라 '데이터'상태에 머물러 있음.
// 따라서 실행하려면 람다식으로 컴파일 되어야 함.
Expression<Func<int, int, int>> expression = // Expression<TDelegate>: 델리게이트를 식 트리로 표현하는 형식입니다.
// 여기서는 Func<int, int, int> 델리게이트를 식 트리로 표현하기 위해,
// Expression<Func<int, int, int>>를 사용합니다.
// 델리게이트를 식 트리로 표현하는 이유?
// 델리게이트가 컴파일 시점에 알 수 없는 메서드를 참조할 수 있기 때문입니다.
Expression<Func<int, int, int>>.Lambda<Func<int, int, int>>(
exp, new ParameterExpression[]{
(ParameterExpression)param1,
(ParameterExpression)param2});
// Expression.Lambda<TDelegate>(Expression body, IEnumerable<ParameterExpression> parameters) 메서드:
// 식 트리를 람다 식으로 변환합니다.
// body: 람다 식의 본문이 되는 식 트리입니다. 여기서는 exp 식 트리가 해당됩니다.
// parameters: 람다 식의 매개변수 목록입니다. 여기서는 param1과 param2가 매개변수로 사용됩니다.
// 따라서 이 코드는 exp 식 트리를 본문으로 하고, param1과 param2를 매개변수로 하는 람다 식을
// expression 변수에 저장합니다.
// 이렇게 생성된 람다 식은 Func<int, int, int> 델리게이트와 동일한 기능을 수행합니다.
// 즉, 두 개의 정수를 입력으로 받아 정수 값을 반환하는 함수를 나타냅니다.
// (3) 델리게이트 컴파일
// 실행 가능한 코드로 컴파일
Func<int, int, int> func = expression.Compile(); // expression.Compile(): expression 식 트리를 컴파일하여
// Func<int, int, int> 델리게이트를 생성합니다.
// (4) 델리게이트 실행
// x = 7, y = 8
Console.WriteLine($"1*2+({7}-{8}) = {func(7, 8)}"); // func(7, 8): func 델리게이트를 호출하여
// x = 7, y = 8일 때의 결과를 계산합니다.
}
}
}
/*
출력 결과
1*2+(7-8) = 1
*/코드 설명
이 C# 코드는 식 트리를 사용하여 1 * 2 + (x - y) 식을 표현하고 컴파일하여 실행하는 방법을 보여줍니다. 식 트리는 코드를 데이터로 표현하는 방법으로, 런타임에 코드를 분석하고 수정할 수 있도록 합니다.
맞아요! Expression const1 = Expression.Constant(1); 에서 Expression.Constant(1) 메서드는 ConstantExpression 타입의 객체를 생성하는 것이 더 정확한 표현입니다.
Expression 클래스는 식 트리의 기본 클래스이고, ConstantExpression은 상수를 나타내는 Expression의 파생 클래스입니다.
C#에서는 암시적 형변환을 통해 파생 클래스 객체를 기본 클래스 타입 변수에 할당할 수 있으므로, const1 변수는 Expression 타입이지만 실제로는 ConstantExpression 객체를 참조합니다.
전체적으로 수정된 코드 설명은 다음과 같습니다.
이 C# 코드는 식 트리를 사용하여 1 * 2 + (x - y) 식을 표현하고 컴파일하여 실행하는 방법을 보여줍니다. 식 트리는 코드를 데이터로 표현하는 방법으로, 런타임에 코드를 분석하고 수정할 수 있도록 합니다.
식 트리 생성
ConstantExpression const1 = Expression.Constant(1); // 상수 1을 나타내는 ConstantExpression 객체 생성
ConstantExpression const2 = Expression.Constant(2); // 상수 2를 나타내는 ConstantExpression 객체 생성
BinaryExpression leftExp = Expression.Multiply(const1, const2); // 1 * 2를 나타내는 BinaryExpression 객체 생성
ParameterExpression param1 = Expression.Parameter(typeof(int)); // int 타입의 매개변수 x를 나타내는 ParameterExpression 객체 생성
ParameterExpression param2 = Expression.Parameter(typeof(int)); // int 타입의 매개변수 y를 나타내는 ParameterExpression 객체 생성
BinaryExpression rightExp = Expression.Subtract(param1, param2); // x - y를 나타내는 BinaryExpression 객체 생성
BinaryExpression exp = Expression.Add(leftExp, rightExp); // leftExp + rightExp를 나타내는 BinaryExpression 객체 생성Expression.Constant(1): 상수 1을 나타내는ConstantExpression객체를 생성합니다.Expression.Multiply(const1, const2):const1과const2를 곱하는 연산을 나타내는BinaryExpression객체를 생성합니다.Expression.Parameter(typeof(int)):int타입의 매개변수를 나타내는ParameterExpression객체를 생성합니다.Expression.Subtract(param1, param2):param1에서param2를 빼는 연산을 나타내는BinaryExpression객체를 생성합니다.Expression.Add(leftExp, rightExp):leftExp와rightExp를 더하는 연산을 나타내는BinaryExpression객체를 생성합니다.
람다 식 생성
Expression<Func<int, int, int>> expression =
Expression<Func<int, int, int>>.Lambda<Func<int, int, int>>(
exp, new ParameterExpression[]{
param1,
param2});Expression<Func<int, int, int>>.Lambda<Func<int, int, int>>(exp, new ParameterExpression[]{ ... }):exp를 본문으로 하고param1과param2를 매개변수로 하는 람다 식을 나타내는Expression<Func<int, int, int>>객체를 생성합니다.
델리게이트 컴파일
Func<int, int, int> func = expression.Compile();expression.Compile():expression식 트리를 컴파일하여Func<int, int, int>델리게이트를 생성합니다.
델리게이트 실행
Console.WriteLine($"1*2+({7}-{8}) = {func(7, 8)}");func(7, 8):func델리게이트를 호출하여x = 7,y = 8일 때의 결과를 계산합니다.
출력 결과
1*2+(7-8) = 1식 트리의 장점
- 코드를 데이터로 표현하여 런타임에 분석하고 수정할 수 있습니다.
- 동적 코드 생성에 사용할 수 있습니다.
- LINQ 쿼리를 표현하는 데 사용됩니다.
이 코드는 식 트리를 사용하여 식을 표현하고 실행하는 방법을 보여줍니다. 식 트리는 C#에서 강력한 기능이며, 다양한 용도로 활용될 수 있습니다.
Expression<Func<int, int, int>> expression =
// Expression< TDelegate >: 델리게이트를 식 트리로 표현하는 형식.
// 델리게이트를 식 트리로 표현하는 이유?
델리게이트를 식 트리로 표현하는 이유는 델리게이트가 컴파일 시점에 알 수 없는 메서드를 참조할 수 있기 때문입니다.
델리게이트는 메서드에 대한 참조를 저장하는 형식입니다. 즉, 델리게이트를 사용하면 메서드를 변수처럼 저장하고 전달할 수 있습니다.
하지만 델리게이트가 참조하는 메서드가 컴파일 시점에 알 수 없는 경우, 델리게이트를 컴파일하여 실행 가능한 코드로 변환할 수 없습니다.
예를 들어, 다음과 같은 코드를 생각해 보세요.
delegate int MyDelegate(int a, int b);
MyDelegate Add = (a, b) => a + b;
MyDelegate Subtract = (a, b) => a - b;
// 런타임에 사용자 입력을 받아 델리게이트를 선택합니다.
MyDelegate selectedDelegate = GetUserInput() == "Add" ? Add : Subtract;
int result = selectedDelegate(3, 4);이 코드에서 selectedDelegate 델리게이트가 참조하는 메서드는 런타임에 결정됩니다. 컴파일 시점에는 selectedDelegate가 Add 메서드를 참조할지, Subtract 메서드를 참조할지 알 수 없습니다.
이러한 경우 델리게이트를 식 트리로 표현하면 델리게이트를 컴파일하지 않고도 델리게이트가 참조하는 메서드를 분석하고 실행할 수 있습니다. 식 트리는 코드를 데이터로 표현하는 구조이기 때문에, 런타임에 코드를 분석하고 수정할 수 있습니다.
따라서 델리게이트를 식 트리로 표현하면 컴파일 시점에 알 수 없는 메서드를 참조하는 델리게이트를 런타임에 실행할 수 있습니다.
Expression<Func<int, int, int>>.Lambda<Func<int, int, int>>(
exp, new ParameterExpression[]{
(ParameterExpression)param1,
(ParameterExpression)param2});
이 부분은 앞서 생성한 exp 식 트리를 람다 식으로 변환하는 과정입니다.
Expression<TDelegate>는 델리게이트를 식 트리로 표현하는 형식입니다. 여기서는 Func<int, int, int> 델리게이트를 식 트리로 표현하기 위해 Expression<Func<int, int, int>>를 사용합니다.
Expression.Lambda<TDelegate>(Expression body, IEnumerable<ParameterExpression> parameters) 메서드는 식 트리를 람다 식으로 변환합니다.
body: 람다 식의 본문이 되는 식 트리입니다. 여기서는exp식 트리가 해당됩니다.parameters: 람다 식의 매개변수 목록입니다. 여기서는param1과param2가 매개변수로 사용됩니다.
따라서 이 코드는 exp 식 트리를 본문으로 하고, param1과 param2를 매개변수로 하는 람다 식을 expression 변수에 저장합니다.
이렇게 생성된 람다 식은 Func<int, int, int> 델리게이트와 동일한 기능을 수행합니다. 즉, 두 개의 정수를 입력으로 받아 정수 값을 반환하는 함수를 나타냅니다.
람다 식을 사용하는 이유는 식 트리를 컴파일하여 실행 가능한 코드로 변환하기 위해서입니다. expression.Compile() 메서드를 호출하면 람다 식을 컴파일하여 Func<int, int, int> 델리게이트를 생성할 수 있습니다.
람다식 vs 델리게이트 컴파일?
람다식과 델리게이트 컴파일은 엄밀히 말하면 다른 개념이지만, 둘 사이에는 밀접한 관계가 있어요.
람다 식은 익명 함수를 간결하게 표현하는 방법입니다. 즉, 이름이 없는 함수를 정의할 때 사용하는 문법입니다. 람다 식은 컴파일러에 의해 델리게이트 또는 식 트리로 변환됩니다.
델리게이트 컴파일은 델리게이트를 '실행 가능한 코드로 변환'하는 과정입니다. 델리게이트는 메서드에 대한 참조를 저장하는 형식입니다. 델리게이트를 컴파일하면 델리게이트가 참조하는 메서드를 호출하는 코드가 생성됩니다.
람다 식을 컴파일하면 델리게이트가 생성되고, 이 델리게이트를 실행하면 람다 식에 정의된 코드가 실행됩니다. 즉, 람다 식은 델리게이트를 통해 실행 가능한 코드로 변환됩니다.
예시
// 람다 식
Func<int, int> square = x => x * x;
// 델리게이트 컴파일
int result = square(5); // result는 25가 됩니다.이 코드에서 x => x * x는 람다 식이고, square는 Func<int, int> 델리게이트입니다. 람다 식이 컴파일되어 square 델리게이트가 생성되고, square(5)를 호출하면 람다 식에 정의된 코드가 실행되어 25를 반환합니다.
요약하자면, 람다 식은 델리게이트를 통해 실행 가능한 코드로 변환되고, 델리게이트 컴파일은 델리게이트를 실행 가능한 코드로 변환하는 과정입니다.
Func<int, int, int> func = expression.Compile();
네, 맞습니다. Func<int, int, int> func = expression.Compile(); 이 코드는 expression에 저장된 식 트리를 컴파일하여 실행 가능한 코드로 변환하는 역할을 합니다.
expression은 Expression<Func<int, int, int>> 타입으로, 람다 식을 식 트리 형태로 표현한 것입니다.
Compile() 메서드는 식 트리를 실행 가능한 코드, 즉 Func<int, int, int> 델리게이트로 변환합니다.
이렇게 생성된 func 델리게이트는 두 개의 정수를 입력으로 받아 정수 값을 반환하는 함수처럼 사용할 수 있습니다.
// x = 7, y = 8
Console.WriteLine($"1*2+({7}-{8}) = {func(7, 8)}"); // 출력: 1*2+(7-8) = 1func(7, 8)은 func 델리게이트를 실행하여 7과 8을 인자로 전달하고, 1 * 2 + (7 - 8) 연산을 수행한 결과인 1을 반환합니다.
즉, expression.Compile()을 통해 식 트리를 실행 가능한 코드로 변환하여 실제로 연산을 수행할 수 있게 됩니다.
델리게이트를 식 트리로 표현하는 이유?
델리게이트를 식 트리로 표현하는 이유는 델리게이트가 컴파일 시점에 알 수 없는 메서드를 참조할 수 있기 때문입니다.
델리게이트는 메서드에 대한 참조를 저장하는 형식입니다. 즉, 델리게이트를 사용하면 메서드를 변수처럼 저장하고 전달할 수 있습니다.
하지만 델리게이트가 참조하는 메서드가 컴파일 시점에 알 수 없는 경우, 델리게이트를 컴파일하여 실행 가능한 코드로 변환할 수 없습니다.
예를 들어, 다음과 같은 코드를 생각해 보세요.
delegate int MyDelegate(int a, int b);
MyDelegate Add = (a, b) => a + b;
MyDelegate Subtract = (a, b) => a - b;
// 런타임에 사용자 입력을 받아 델리게이트를 선택합니다.
MyDelegate selectedDelegate = GetUserInput() == "Add" ? Add : Subtract;
int result = selectedDelegate(3, 4);이 코드에서 selectedDelegate 델리게이트가 참조하는 메서드는 런타임에 결정됩니다. 컴파일 시점에는 selectedDelegate가 Add 메서드를 참조할지, Subtract 메서드를 참조할지 알 수 없습니다.
이러한 경우 델리게이트를 식 트리로 표현하면 델리게이트를 컴파일하지 않고도 델리게이트가 참조하는 메서드를 분석하고 실행할 수 있습니다. 식 트리는 코드를 데이터로 표현하는 구조이기 때문에, 런타임에 코드를 분석하고 수정할 수 있습니다.
따라서 델리게이트를 식 트리로 표현하면 컴파일 시점에 알 수 없는 메서드를 참조하는 델리게이트를 런타임에 실행할 수 있습니다.
