使用查询表达式的LINQ
本章介绍了一种新的语法，查询表达式。
1、查询表达式概述
2、特点：投射 筛选 排序 Let 分组
3、作为方法调用
标准查询运算符所实现的查询在功能上与SQL中实现的查询非常相似
C#3.0中添加了一个新的语法：查询表达式。
本章将介绍新的查询表达式语法，并利用这个语法对上一章的许多查询进行表示。
一、查询表达式概述
除了遍历集合中的所有项之外，开发者经常要执行的另一个操作是对集合进行筛选，目的是
最终只需要遍历数量较少的项，或者对集合进行投射，使其中的项变成另一个形式。
如：
有一个文件集合，可以在垂直方向上筛选它，使结果集合仅包含.cs文件，或者仅包含10个最大的文件。
除此之外，还可以在“水平”方向对文件集合进行“投射”，使新集合只包含两项数据：文件的目录路径以及目录的大小。
查询表达式一般以一个"from子句"开始，以及一个"select子句"或者"groupby子句"结束。
每个子句都分别用上下文关键字from、select或group来标识。
1 string[] KeyWords = { "12", "c*d", "xxm","2*","ab" }; 2 3 IEnumerable<string> selection = from word in KeyWords 4 where !word.Contains('*') 5 select word; 6 7 foreach (string word in selection) 8 { 9 Console.WriteLine(word); 10 }
在这个查询表达式中，我们将一个C#关键字集合赋给selection，集合中排除了上下文关键字(含有*的关键字）
C#查询表达式以上下文关键字from开始。
之所以要采用这个设计，目的是为了方便实现智能感知功能。
如以上的代码：由于最开始出现的是from，并将字符串数组KeyWords指定为数据源，所以代码编辑器知道wrod是string类型。
这样一来，IDE的智能感知功能就可以立即发挥作用----在word之后输入一个成员访问运算符，将只显示出string的成员。
相反，如果from子句出现在select之后，那么from子句之前的任何加点运算符都无法确定word的数据类型是什么。
所以就无法显式word的成员列表。
这里的wrod称为范围变量，它代表集合中的每一项。
1、投射
查询表达式输出的是一个IEnumerable<T>或IQuerable<T>集合。T的数据类型是从select或groupby子句推导的。
用表达式来一个特定类型的集合时，结果并非一定是原始类型。
而select子句允许将数据投射成一个完全不同的类型。
1 IEnumerable<FileInfo> files = from fileName in Directory.GetFiles("D:\") 2 select new FileInfo(fileName); 3 4 foreach (FileInfo file in files) 5 { 6 Console.WriteLine("{0}({1})", file.Name, file.LastWriteTime); 7 }
输出：
bssndrpt.lg(2014/10/8 23:06:06)
cache_index.db(2015/1/18 18:13:10)
league of legends.lg(2014/11/30 21:05:52)
QQ图片20140919173746.jpg(2014/9/19 17:37:50)
注：
本身fileName是一个string类型，但是经过处理，返回的是FileInfo类型。
最后返回的是一个IEnumerable<FileInfo>，而不是IEnumerable<string>数据类型。
事实上,C#3.0之所以要引入匿名类型，在很大程序上就是为了利用像这样的"投射"功能。
通过匿名类型，可以在不定义一个显式类型的前提下选择符合自己要求的数据。
1 var files = from fileName in Directory.GetFiles("D:\") 2 select new 3 { 4 Name = fileName, 5 LastWriteTime = new FileInfo(fileName).LastAccessTime 6 }; 7 8 foreach (var file in files) 9 { 10 Console.WriteLine("{0}({1})", file.Name, file.LastWriteTime); 11 }
假如数据量非常大，而且检索这些数据的代价非常高，那么像这样在"水平"方向上进行投射，
从而减少与集合中的每一项关联的的数据量，就可以发挥非常积极的作用。
执行一个查询时，不是获取全部数据，而是通过匿名类型，只在集合中存储或获取需要的数据。
如果没有匿名类型，开发人员要么使用含有不需要的信息的对象，要么定义一些小的、特定的类，
这些类只用于存储需要的特定数据。
而匿名类型允许由编译器（动态)定义类型。在这种类型中，只包含当前情况所需要的数据。
在其他情况下，则可以采用不同的方式进行投射。
"推迟执行"同样适用于查询表达式。
赋值本身不会执行查询表达式。
from子句会在赋值时执行，但是，除非代码开始遍历selection的值，否则，无论投射、筛选，还是from子句之后的一切都不会执行。
selection同时扮演了查询和集合两个角色。
更多，待查。
2、筛选
使用where 子句在"垂直"方向上筛选集合，结果集合中将包含较少的项(每个数据项都相当于数据表中的一行记录)。
筛选条件(filter criteria0是用一个断言来表示的。
所谓断言，本质上就是返回布尔值的一个Lambda表达式。比如word.Contains()
1 2 var files = from fileName in Directory.GetFiles("D:\") 3 where File.GetLastWriteTime(fileName).Year<2015 4 select new 5 { 6 Name = fileName, 7 LastWriteTime = new FileInfo(fileName).LastAccessTime 8 }; 9 10 foreach (var file in files) 11 { 12 Console.WriteLine("{0}({1})", file.Name, file.LastWriteTime); 13 }
3、排序
在查询表达式中对数据项进行排序的是orderby子句。
1 var files = from fileName in Directory.GetFiles("D:\") 2 where File.GetLastWriteTime(fileName).Year<2015 3 orderby (new FileInfo(fileName)).Length descending,fileName 4 select new 5 { 6 Name = fileName, 7 LastWriteTime = new FileInfo(fileName).LastAccessTime 8 }; 9 10 foreach (var file in files) 11 { 12 Console.WriteLine("{0}({1})", file.Name, file.LastWriteTime); 13 }
首先按文件长度降序排序，然后按文件名升序排序。多个排序条件以逗号分隔。
4、let子句
上一个问题大于，为了求值文件升序，在orderby子句和select子句中都要有FileInfo的一个实例。
1 var files = from fileName in Directory.GetFiles("D:\") 2 where File.GetLastWriteTime(fileName).Year < 2015 3 let file = new FileInfo(fileName) 4 orderby file.Length descending, fileName 5 select new 6 { 7 Name = fileName, 8 LastWriteTime = file.LastAccessTime 9 };
用let子句添加的表达式可以在整个查询表达式的范围内使用，为了添加第二个let表达式，只需把它作为一个附加的子句，
放在第一个from之后和最后一个select/groupby子句之前便可。无需要任何分隔符来分隔表达式。
5、分组
在SQL中，这通常涉及将数据项聚合成一个汇总的header或total---称为一个聚合值。
然而，C#的表达力更强一些。
除了提供与每个分组有关的聚合信息，查询表达式还允许组内单独的项构成一系列子集合，父
列表中的每个项都对应这样的一个子集合。
1 string[] KeyWords = { "12", "c*d", "xxm", "2*", "ab" }; 2 3 IEnumerable<IGrouping<bool, string>> selection = 4 from word in KeyWords 5 group word by word.Contains('*'); 6 7 //分成了两组，每一组都是一个 IGrouping<bool, string> 类型 8 foreach (IGrouping<bool, string> wordGroup in selection) 9 { 10 Console.WriteLine(Environment.NewLine + "{0}", wordGroup.Key ? "关键字" : "非关键字"); 11 12 foreach (string word in wordGroup) 13 { 14 Console.WriteLine(word); 15 } 16 }
输出：
非关键字
12
xxm
ab
关键字
c*d
2*
首先，列表中的每一项都是IGrouping<bool,string>类型。
IGrouping<TKey,TElement>的类型是由group和by后面的数据类型分别决定的。
也就是说TElement之所以是string，是因为word是一个string。TKey的类型则是由by后面的
数据类型来决定的。在本例中，word.Contains()返回一个Boolean，所以TKey是一个bool。
group by子句的第二个特点在于，它允许我们使用一个嵌套的foreach循环，以便遍历前面提到的集合。
如上例，行打印关键字的类型作为标题，再循环打印出其中分组中的每个关键字。
第三，可以在group by子句的末尾附加一个select子句，从而实现"投射"功能。
从广义上说，select子句是通过"查询延续"机制来附加的---任何查询主体都可以附加到其他查询主体
的后面，这称为"查询延续"(query continuation)。
1 string[] KeyWords = { "12", "c*d", "xxm", "2*", "ab" }; 2 3 IEnumerable<IGrouping<bool, string>> keywordGroups = 4 from word in KeyWords 5 group word by word.Contains('*'); 6 7 8 var selection = from groups in keywordGroups 9 select new 10 { 11 IsContextualKeyword = groups.Key, 12 Items = groups 13 }; 14 15 //分成了两组，每一组都是一个 16 //{ 17 // IsContextualKeyword = groups.Key, 18 // Items = groups 19 //};类型 20 foreach (var wordGroup in selection) 21 { 22 Console.WriteLine(Environment.NewLine + "{0}", wordGroup.IsContextualKeyword ? "关键字" : "非关键字"); 23 24 foreach (string word in wordGroup.Items) 25 { 26 Console.WriteLine(word); 27 } 28 }
输出：
非关键字
12
xxm
ab
关键字
c*d
2*
group by 子返回由IGrouping<TKey,TElement>对象构成的一个集合---这和14章讲过的标准查询运算符GroupBy()是一样的。
6、使用into进行查询延续
group by 查询后面是第二个从分组中投射出一个匿名类型的查询。
此时不是写一个额外的查询，而是直接使用上下文关键字into，通过一个查询延
续子句来扩展查询。
into允许用一个范围变量来命名group by子句返回的每个数据项。
into子句是作为附加查询命令的一个生成器来使用的。
1 string[] KeyWords = { "12", "c*d", "xxm", "2*", "ab" }; 2 3 var selection = 4 from word in KeyWords 5 group word by word.Contains('*') 6 into groups//范围变量，代表group by子句返回的每个数据项 7 select new 8 { 9 IsContextualKeyword = groups.Key, 10 Items = groups 11 }; 12 13 14 15 16 //分成了两组，每一组都是一个 17 //{ 18 // IsContextualKeyword = groups.Key, 19 // Items = groups 20 //};类型 21 foreach (var wordGroup in selection) 22 { 23 Console.WriteLine(Environment.NewLine + "{0}", wordGroup.IsContextualKeyword ? "关键字" : "非关键字"); 24 25 foreach (string word in wordGroup.Items) 26 { 27 Console.WriteLine(word); 28 } 29 } 30
使用into 在现有查询结果上运行附加的查询，这不是group by子句特有的一个功能，
而是所有查询表达式的一个功能。查询延续提供了一种简化的编程手段，它替代了写多个单独
的查询表达式的形式。
into避免了利用第一个查询的结果来写第二个查询，它可作为一个管道运算符使用，将第一个查询的结果同
第二个查询的结果合并到一起。
不重复的成员：
查询表达式没有专门为不重复的成员规定一个语法，但是可以通过查询运算符Distinct()来实现。
1 var selection = ( 2 from word in KeyWords 3 select word 4 ).Distinct();
查询表达式的编译：
查询表达式其实是对底层API的一系列方法调用。
如where 表达式会转换成对System.Linq.Enumerable的 Where()扩展方法的调用。
where子句指定的条件就像14章描述的那样，成为由Where() 方法指定的条件。
实现隐式执行：
将选择条件保存到selection中，而不在赋值的时候就执行查询，这个功能是通过委托来实现的。
编译器将查询表达式转换成在目标上调用的方法，它获取委托作为参数。
委托是一种特殊的对象，它保存的信息规定了在委托被调用时要执行什么代码。
由于委托只包含与要执行的东西有关的数据，所以可以保存下来，直到以后执行时才拿出来使用。
如果集合实现了IQueryable<T>(LINQ providers)，Lambda表达式会转换成表达式树。
表达式树是一种层次化的数据结构，它递归地分解成子表达式。
表达式树通常可以被枚举，然后在另一种语言(比如SQL)中重建为原始的表达式树。
二、查询表达式作为方法调用
CLR和IL并不需要对查询表达式进行任何实现。相反，是由C#编译器将查询表达式转换成方法调用。
扩展方法和Lambda表达式的组合，构成了查询表达式提供的功能的一个超集。
所有查询表达式都能转换成方法调用。而方法表达式并非问题能转换成查询表达式。
平时应该尽可能地使用查询表达式，但偶尔也要依赖于方法调用。
无论如何，一个复杂的查询通常都有必要分解成多个语句，甚至分解成多个方法。