Linq快速入门——Lambda表达式的前世今生

Lambda表达式其实并不陌生，他的前生就是匿名函数，所以要谈Lambda表达式，就不得不谈匿名函数，要谈匿名函数，那又要不得不谈委托。

• 何为委托
• 匿名方法
• Lambda表达式
• 扩展方法
• 泛型委托
• A Simple Lambda Demo
• Lambda表达式树

何为委托

委托非常好理解，类似于C++里面的函数指针（指向了一个方法），并且委托约束了待指向方法的签名(由返回类型和参数组成)。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace 委托Test
{
    delegate bool FilterDelegate(int i);
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int[] array = { 1, 2, 3, 5, 6, 6, 7, 8, 9 };
            List<int> newList = MyFilter(array,FilterOdd);
            foreach (int item in newList)
            {
                Console.WriteLine(item);
            }
            Console.ReadKey();

        }
        static List<int> MyFilter(int[] array, FilterDelegate filter)
        {
            List<int> list = new List<int>();
            for (int i = 0; i < array.Length; i++)
            {
                if (filter(i))
                {
                    list.Add(i);
                }
            }
            return list;
        }
        /// <summary>
        /// 偶数
        /// </summary>
        /// <param name="i"></param>
        /// <returns></returns>
        static bool FilterEven(int i)
        {
            return i % 2 == 0;
        }
        /// <summary>
        /// 奇数
        /// </summary>
        /// <param name="i"></param>
        /// <returns></returns>
        static bool FilterOdd(int i)
        {
            return i % 2 == 1;
        }
    }
}

对于上面这个Demo可以看出，我需要定义了两个方法（FilterOdd，FilterEven），让我的委托变量指向这两个方法。但有时候申明方法很麻烦，还要考虑方法名称不重复，所以对于一些我们只使用一次的方法，完全没有必要单独为其申明，使用匿名方法即可（C# 2.0为程序员提供了匿名方法），大大简化了操作

匿名方法

//例如
delegate void Del(int x);
....
Del d = delegate(int k) { /* ... */ };

所以上面例子小小改动一下即可：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace 委托Test
{
    delegate bool FilterDelegate(int i);
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int[] array = { 1, 2, 3, 5, 6, 6, 7, 8, 9 };
            //使用匿名方法来求偶数
            List<int> newList = MyFilter(array, delegate(int i) {

                return i % 2 == 0;
            });
         
            foreach (int item in newList)
            {
                Console.WriteLine(item);
            }
            Console.ReadKey();

        }
        static List<int> MyFilter(int[] array, FilterDelegate filter)
        {
            List<int> list = new List<int>();
            for (int i = 0; i < array.Length; i++)
            {
                if (filter(i))
                {
                    list.Add(i);
                }
            }
            return list;
        }
    }
}

Lambda表达式特性

• C# 2.0中加入的匿名方法，简化了我们编写事件处理函数的工作，使我们不再需要单独声明一个函数来与事件绑定，只需要使用delegate关键字在线编写事件处理代码。
• 而C# 3.0则更进一步，通过Lambda表达式，我们可以一种更为简洁方式编写事件处理代码，新的Lambda事件处理代码看上去就像一个计算表达式，它使用"=>"符号来连接事件参数和事件处理代码。我可以这样写：SomeEvent += 事件参数 => 事件处理代码；

所以上面代码稍稍修改后，用Lambda表达式来替换匿名方法：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace 委托Test
{
    delegate bool FilterDelegate(int i);
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int[] array = { 1, 2, 3, 5, 6, 6, 7, 8, 9 };
            //使用Lambda表达式来求偶数
            List<int> newList = MyFilter(array, i => i % 2==0);
         
            foreach (int item in newList)
            {
                Console.WriteLine(item);
            }
            Console.ReadKey();

        }
        static List<int> MyFilter(int[] array, FilterDelegate filter)
        {
            List<int> list = new List<int>();
            for (int i = 0; i < array.Length; i++)
            {
                if (filter(i))
                {
                    list.Add(i);
                }
            }
            return list;
        }
    }
}

注意：

• 使用Lambda表达式，"=>"之前为参数列表，如果有多个参数，则不能省略括号，比如：(s,e)=>....
• 如果方法有返回值，并且处理代码只有一行，可以简写成i=>i%2==0，等价于i=>{return i%2==0}，反之对于有多行的处理代码，则不能简写，必须写完整，比如：(s,e)=>{...程序代码块...}

我们再来看看System.Linq名称空间下的扩展方法有什么特征：

第一个参数为扩展方法，我已经在前一篇文章《Linq快速入门——扩展方法》里提到了，我不做具体解释了，简单来说创建扩展方法就是这四步：

• 创建一个名为MyHelper的类，约定了此类中的方法均是扩展方法。注意这个类必须是静态类（Static）
• 扩展方法必须是Static静态方法
• 第一个参数为待扩展的类型，前面标注this
• 如果MyHelper在一个类库中，记得对其添加引用并using相关名称空间

对于第二个参数：System.Func<TSource, bool> predicate)，我们再来深究下。

Fun<T,TResult>  and  Action<T>

• Fun<T,TResult>:此委托封装一个具有一个参数并返回 TResult 参数指定的类型值的方法。所以在使用 Func<T, TResult> 委托时，不必显式定义一个封装只有一个参数的方法并且其返回类型TResut的委托。
• Action<T>:此委托封装一个方法，该方法只有一个参数并且不返回值。所以在使用 Action<T> 委托时，不必显式定义一个封装只有一个参数的方法（并且不能返回值）的委托。 

 所以再对上面的Filter进行改进：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace 委托Test
{
    //delegate bool FilterDelegate(int i);
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int[] array = { 1, 2, 3, 5, 6, 6, 7, 8, 9 };
            //使用匿名方法来求偶数
            //List<int> newList = MyFilter(array, delegate(int i) {

            //    return i % 2 == 0;
            //});
            //使用Lambda表达式求偶数
            List<int> newList = MyFilter(array, i => i % 2 == 0);
         
            foreach (int item in newList)
            {
                Console.WriteLine(item);
            }
            Console.ReadKey();

        }
        //Func<int,bool>: 封装了一个具有一个int参数并且返回类型为bool类型的方法
        static List<int> MyFilter(int[] array,Func<int,bool> filter)
        {
            List<int> list = new List<int>();
            for (int i = 0; i < array.Length; i++)
            {
                if (filter(i))
                {
                    list.Add(i);
                }
            }
            return list;
        }
    }
}

回顾，A Simple Lambda Demo

•  下面Demo首先申明 Func<T, TResult> 变量，并为其分配了一个 lambda 表达式。
•  随后将封装此方法的委托(看下面实例)传递给Enumerable.Where、Enumerable.Order、 Enumerable.Select 方法，以将字符串数组中的字符串进行处理。
• ForEach 和 ForEach<T> 方法都采用 Action<T> 委托作为参数。 通过使用由委托封装的方法，可以对数组或列表中的每个元素执行操作

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace LambdaDemo
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
           
            string[] names = {"Eyes","Voodoo","Tod","Chris","Christina","Maxisim" };
            Func<string, bool> filter = s => s.Length > 5;
            Func<string, string> order = s => s;
            Func<string, string> operating = s => s.ToUpper();

            IEnumerable<string> expr = names.Where(filter).OrderByDescending(order).Select(operating);
            expr.ToList<string>().ForEach(i => Console.WriteLine(i));
            Console.ReadKey();

        }
    }
}

Lambda表达式树

• 表达式树表示树状数据结构的代码，树状结构中的每个节点都是一个表达式，例如一个方法调用或类似 x < y 的二元运算。
• 并且你可以编译和运行由表达式树所表示的代码。这样的优势就是表达式树可以在运行的时候编译运行，而且可以对lambda表达式进行动态修改。
• 若要使用 API 创建表达式树，请使用 Expression 类。 此类包含创建特定类型的表达式树节点的静态工厂方法，例如，ParameterExpression（表示一个变量或参数），ConstantExpression（表示一个常量），MethodCallExpression（表示一个方法调用）。 ParameterExpression 、MethodCallExpression、ConstantExpression 以及其他表达式特定的类型也在 System.Linq.Expressions 命名空间中定义。 这些类型派生自抽象类型 Expression。

例如将表达式（Price-5）*Count*Rebate表示成一棵二叉树可以用以下方式表达：

 

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Linq.Expressions;

namespace Lambda表达式树
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //计算(Price-5)*Count*Rebate
            ParameterExpression paraPrice = Expression.Parameter(typeof(decimal),"price");
            ConstantExpression constant = Expression.Constant(5m,typeof(decimal));
            BinaryExpression result1 = Expression.Subtract(paraPrice, constant);

            ParameterExpression paraCount = Expression.Parameter(typeof(decimal),"count");
            ParameterExpression paraRebate = Expression.Parameter(typeof(decimal),"rebate");
            BinaryExpression result2 = Expression.Multiply(paraCount,paraRebate);

            BinaryExpression result3 = Expression.Multiply(result1,result2);
            Expression<Func<decimal, decimal, decimal, decimal>> totalPrice = Expression.Lambda<Func<decimal, decimal, decimal, decimal>>(result3,paraPrice,paraCount,paraRebate);
            Func<decimal, decimal, decimal, decimal> myFun = totalPrice.Compile();
            Console.WriteLine(myFun(125m,10m,0.5m));
            Console.ReadKey();

        }
      
    }
}

分析表达式树

Expression<TDelegate> 类型提供 Compile 方法，该方法将表达式树表示的代码编译成一个可执行委托。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Linq.Expressions;


namespace ConsoleApplication2
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
         
            Expression<Func<int, int>> f1 = x => x + 1;
            //f1(1)//...错误,必须将表达式树表示的代码编译成一个可执行委托
            Func<int, int> f2 = f1.Compile();
            Console.WriteLine(f2(2));
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

总结

未完，持续更新中

 

Lambda表达式的演化，委托-匿名方法-Func-Lambda

匿名方法

很多时候委托接收的方法是一次性的或者方法体是非常简单的...

例三：

我们可以写成：

有没有发现我们每次都要定义委托，很多时候签名可能是一样的。这样就没有必要定义重复的。

然后又过了很久很久...

Func和Action

可能老大也觉得我们每次定义委托有点傻，所以干脆在框架内一次定义好所有可能用到的委托。那千变万化的方法签名怎么可能定义得全？没关系，定义成泛型的不就可以了吗。

先说Func：

细心的朋友可能看到了，Func相对于AddDelegate多定义了一个int。多出了的那个是指的是返回类型。我们F12看对应的定义：

关于上面Func的写法我们可以简写成：（语法糖而已，编译后还是注释的代码）

再看Action：

提醒：以后如果我们写代码的时候如果写到到delegate...，你要马上想到是否可以用Func或者Action来代替呢？C#4中的Action和Func有16个参数，足够你用了。

我们等了又等，又过了好久好久...

Lambda的诞生

我XX，这TM就是亲兄弟啊。直接去掉delegate关键字，然后加一个=>就成了lambda表达式了。（=>读作goes to）

我们继续简化：

丢掉参数类型也是可以的，因为强大的VS可以根据泛型委托Func自己推断出来参数类型。

还可以简化吗？当然：

return关键字也不要了，大括号也不要了。（当然，方法体只有单条语句才能怎么做）

现在看起来已经非常接*我们*时用的Lambda表达式了。

如果传入参数只有一个的话，我们还可以继续简化：

这就是我们*时见得最多的lambda长相了。

要长成这样也是有要求的：

1. 只能有一个传入参数
2. 方法体只能只一条语句。

关于第1点，lambda我们*时用得较多的是基于IEnumerable或IQueryable，所以只能有一个参数也就满足了。

关于第2点，我们使用扩展方法的链式编程来解决。

如：（用链式来解决第二点）

从此，我们过上了幸福的生活...

借《深入理解C#》中的一图：