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Árvores de expressão em provedores LINQ

Veja como os provedores traduzem expressões em consultas.

Árvores de expressão em provedores LINQ é uma aula grátis de C# Academy no CoddyKit. Esta é a aula 4 de 4. Você pode ler a aula completa abaixo gratuitamente — depois pratica ao vivo no navegador com um editor de código integrado e um tutor de IA 24/7. Faz parte do caminho de aprendizado de C# Academy, e seu progresso é sincronizado entre a web e o app CoddyKit. O curso de C# Academy inclui 4 aulas no total.

Por que o LINQ precisa de árvores de expressões

O LINQ tem duas variantes. IEnumerable<T> executa lambdas na memória. IQueryable<T> as recebe como árvores de expressões, para que um provedor possa traduzi-las para outra linguagem, como SQL.

IEnumerable versus IQueryable

A diferença está no tipo do parâmetro: IEnumerable.Where recebe Func<T,bool> (compilado), enquanto IQueryable.Where recebe Expression<Func<T,bool>> (uma árvore).

using System;
using System.Linq;
using System.Linq.Expressions;

int[] nums = { 1, 2, 3, 4 };
// IEnumerable path: lambda is a compiled delegate
var evens = nums.Where(n => n % 2 == 0);
Console.WriteLine(string.Join(",", evens)); // 2,4

A consulta permanece como dados

Com IQueryable, sua lambda é capturada como uma árvore de expressões e ainda não é executada. O provedor inspeciona a árvore para construir uma consulta.

using System;
using System.Linq;
using System.Linq.Expressions;

IQueryable<int> q = new[] { 1, 2, 3, 4, 5 }.AsQueryable();
var filtered = q.Where(n => n > 2);
Console.WriteLine(filtered.Expression.NodeType); // Call (a method-call tree)

Inspecionando uma expressão de consulta

A propriedade Expression de um objeto consultável expõe a árvore que o provedor traduzirá.

using System;
using System.Linq;

var q = new[] { 10, 20, 30 }.AsQueryable().Where(x => x >= 20);
Console.WriteLine(q.Expression.ToString().Contains("Where")); // True

Tradução, não execução

Um provedor como o Entity Framework percorre a árvore e emite SQL, como WHERE Age > 18. Seu predicado em C# nunca é executado no cliente; o banco de dados faz o trabalho.

O papel de IQueryProvider

IQueryable contém um IQueryProvider. Quando você enumera a consulta, o provedor recebe a árvore de expressões e decide como executá-la.

using System;
using System.Linq;

var q = new[] { 1, 2, 3 }.AsQueryable();
Console.WriteLine(q.Provider.GetType().Name); // EnumerableQuery (the in-memory provider)

Execução adiada

A árvore só é traduzida e executada quando você a enumera (por exemplo, com ToList ou foreach). Até lá, ela é apenas dados que você pode continuar compondo.

using System;
using System.Linq;

var q = new[] { 1, 2, 3, 4 }.AsQueryable()
    .Where(n => n > 1)
    .Select(n => n * 10);
// nothing has run yet; now force it:
Console.WriteLine(string.Join(",", q.ToList())); // 20,30,40

Compondo consultas

Como cada operador adiciona algo à árvore de expressões, você pode construir uma consulta em etapas, e o provedor verá tudo no momento da execução.

using System;
using System.Linq;

var baseQuery = new[] { 5, 15, 25, 35 }.AsQueryable();
var q = baseQuery.Where(n => n > 10);
q = q.Where(n => n < 30); // composed: 10 < n < 30
Console.WriteLine(string.Join(",", q.ToList())); // 15,25

O que não pode ser traduzido

Os provedores só podem traduzir operações que entendem. Um predicado que chama um método C# arbitrário pode gerar uma exceção durante a execução, pois não há um equivalente em SQL.

Escrevendo seu próprio provedor

Provedores personalizados implementam IQueryProvider e usam um ExpressionVisitor para percorrer a árvore e traduzir cada nó para sua linguagem de consulta de destino.

Reunindo tudo

Isto mostra a ideia principal: a mesma lambda é um delegado para IEnumerable, mas uma árvore para IQueryable, permitindo a tradução.

using System;
using System.Linq;
using System.Linq.Expressions;

Expression<Func<int, bool>> predicate = n => n > 2;
var data = new[] { 1, 2, 3, 4 };
// IEnumerable needs a delegate:
Console.WriteLine(string.Join(",", data.Where(predicate.Compile()))); // 3,4
// IQueryable accepts the tree directly:
Console.WriteLine(string.Join(",", data.AsQueryable().Where(predicate))); // 3,4

Verificação rápida

Confirme o papel das árvores de expressões nos provedores LINQ.

Recapitulação

Você aprendeu como os provedores LINQ usam árvores de expressões.

IEnumerable usa Func compilado; IQueryable usa árvores Expression<Func>.
Os provedores traduzem a árvore (por exemplo, para SQL) em vez de executá-la.
A execução é adiada até a enumeração.
Apenas operações traduzíveis funcionam; métodos arbitrários podem falhar.

Perguntas Frequentes

A aula “Árvores de expressão em provedores LINQ” é grátis?

Sim — o texto completo de “Árvores de expressão em provedores LINQ” é grátis para ler aqui na web. Para praticá-la interativamente (um editor de código integrado e um tutor de IA 24/7) e desbloquear o restante do curso de C# Academy, atualize para CoddyKit PRO. O curso de C# Academy inclui 4 aulas no total.

O que vou aprender em “Árvores de expressão em provedores LINQ”?

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Quanto tempo leva a aula “Árvores de expressão em provedores LINQ”?

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