转 lambda表达式概念

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1. 前言    

2. Lambda表达式概念

3. Lambda表达式树的概念和示例

4. Lambda表达式的简单应用

5. 总结

前言

 

在LINQ刚发布的时候，一直也没有时间去研究下LINQ，特别是在当时各种LINQ to ***纷纷出现，看得眼花缭乱。

在LINQ中增加的lambda表达式一直觉得挺神秘的，看到各位高手把lambda表达式运用得如火纯清，很是羡慕. 最近抽

空学习了解了下LINQ, 对学习的过程进行记录。文章基础，高手请飘过 :-)

计划学习的主要内容是lambda表达式,LINQ to Objects, LINQ to XML.  三个部分。

学习之前，推荐一款帮助学习LINQ的优秀工具LINQPad，下载地址：LINQPad下载 。

【另注：学习过程未免出现差错，欢迎指正】

Lambda表达式的概念

什么是lambda表达式？Lambda 表达式是一种匿名函数，它可以包含表达式和语句，并且可用于创建委托或

表达式目录树类型。我们使用lambda表达式可以帮助我们编写精简和紧凑的代码，许多操作中允许自定义排序和过

滤的函数，在.NET2.0的时候通常使用委托函数来实现，在.NET3.5可以使用lambda表达式。

现在举例说明lambda表达式:  Func<int,int> addOne= item=> item+1 ,其中操作符 “=>”读作“Goes to”，

可以理解为操作符左边的是函数的参数，操作符右边是函数体内容。上面我们定义的lambda表达式等同于函数如下：

 

int addOne(int item)
2 {
3 return item+1;
4 }

那么什么样的表达式才是合法的lambda表达式呢？

1. lambda表达式可以是多个参数。 如：  （item1,item2）=>item1+item2;

2. lambda表达式可以是0个参数。 如： ()=>"csharp";

3. lambda表达式可以显示指定参数类型。 (int item1,string item2)=>item1+item2;

4. lambda表达式函数体可以使用多条语句. (item1)=>{string ret="hello"+item1;return ret;};

 

使用lambda表达式的时候，不得不提到泛型委托。在上面我们定义的表达式如：（item1,item2）=>item1+item2;

只是定义的表达式，我们如何调用呢？我们可以定义自己的函数委托来引用lambda表达式，如下

publicdelegateint addOneDelegate(int item1,int item2);
2  void Main()
3 {
4 addOneDelegate fun=(item1,item2)=>item1+item2;
5 var result=fun(123,456);
6 result.Dump("结果");
7 }
8 
9 
10 .结果
11  579

在这里我们可以使用.NET类库中已经提供的泛型委托Func<T>和Action<T>来引用lambda表达式.代码如下

 

void Main()
2 {
3 Func<int,int> fun=(item1,item2)=>item1+item2;
4 var result=fun(123,456);
5 result.Dump("结果");
6 }
7 
8 .结果
9  579

关于Func<T>是泛型委托，最后的一个类型是指返回结果的类型，前面都是输入参数类型，上面的例子中，我们

的输入类型是INT，返回类型也是INT。同样如果我们定义Func<int,string,bool>,是指输入参数有两个，一个是int

类型，一个是string类型，函数返回是bool类型。使用泛型委托可以帮助我们方便引用lambda表达式。Func<T>提供

了多个重载，如下

 

publicdelegate T Func<T>();
2  publicdelegate T Func<A0, T>(A0 arg0);
3  publicdelegate T Func<A0, A1, T>(A0 arg0, A1 arg1);
4  publicdelegate T Func<A0, A1, A2, T>(A0 arg0, A1 arg1, A2 arg2);
5  publicdelegate T Func<A0, A1, A2, A3, T>(A0 arg0, A1 arg1, A2 arg2, A3 arg3);
  

 

在这里，需要提到一些关于lambda表达式的特性和规则。

1. lambda表达式的引用变量必须是显式类型。编译器对lambda表达式的类型推断是通过返回的引用变量的类型指定。

如下面的语句是非法的。

 

void Main()
2 {
3 var c=n=>n+1;//Error，Cannot assign lambda expression to an implicitly-typed local variable
4   Func<string> cc=>n+1;//Ok
5  }

 

2. 在lambda表达式中可以直接访问本地变量和全局变量。

 

 

publicstaticstring grobalVar="grobal string";
2  void Main()
3 {
4 string localVar="local string";
5 Func<string,string> fun= n=> n+" can access "+grobalVar+" and "+localVar;
6 fun("lambda").Dump();
7 }
8 
9 
10 结果：
11 lambda can access grobal string and local string
12  

3. lambda表达式的参数可以是ref或out方式传入，在通过ref或out方式传入的时候必须指定参数的具体类型。

 

 

publicdelegateint RefParameterFunction(refint n);
2  void Main()
3 {
4 int x=10;
5 RefParameterFunction fun= (refint n)=> n++;
6 fun(ref x);
7 x.Dump();
8 }
9 
10 
11 结果
12  11

4. lambda表达式的参数可以支持不定参数数传入。

 

 

publicdelegateint AddFunction(paramsint[] ints);
2  void Main()
3 {
4 int[] x={1,2,3,4,5,6,7,8,9};
5 AddFunction fun= (items)=> 
6 { 
7 int count=0;
8             foreach(int item in items) 
9 {count=count+item;} 
10             return count;
11 };
12 fun(x).Dump("求和：");
13 }
14 
15 
16 求和：
17  45

Lambda表达式树的概念和示例

 

Lambda另一个强大的特性就是表达式树，lambda表达式都可以通过表达式树来描述，就不用在代码

中直接编写表达式。这样的优势就是表达式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。

要使用lambda表达式树，首先提到一个表达式的泛型类Expression<T>,（域名空间System.Linq.Expressions），

这个类是保存表达式的结构信息。我们把Expession看作一棵树结构，每个结点都是由两部分组成，左树和右树，一直这样

递归下去。这里需要说明一下，刚开始使用表达式树的时候容易和表达式产生混淆，比如：

 

void Main()
2 {
3 
4 Expression<Func<int,int>> tree = x=>x+1;
5 Func<int,int> exp= x=> x+1;
6 
7 tree(1);//'tree' is a 'variable' but is used like a 'method'
8   exp(1);//输出2
9  }
10 
11  

注意：tree只是lambada表达式的树形结构信息，并不是函数可以直接调用。

 

现在我们对lambda表达式的树结构输出来查看下，举例：我们编写一个验证三角形是否直角三角形，通过沟谷定律，

我们很容易编写lambda表达式为:

 

(x,y,z)=> (x*x+y*y)==z*z

现在我们使用LINQPad的Dump()函数进行输出显示：

 

void Main()
2 {
3 Expression<Func<int,int,int,bool>> tree = (x,y,z)=>(x*x+y*y)==z*z;
4 tree.Dump();
5 }

输出结果如下：

 

通过输出的图形，我们可以清楚的看出整个lambda表达式是由LEFT和RIGHT两部分组成的，Left部分和right部分之间

的关系通过 NodeType属性指定，所有的NodeType类型通过枚举（System.Linq.Expressions.ExpressionType ）定义，

而结点的Type可以看作返回类型，比如我们定义的  tree的Type是Func<int,int,int,bool>，而Type是Lambda。

 

那么如何把表达式树转换为可以直接使用的函数呢？Expression类提供了函数Compile()，就可以把我们定义的lambda

表达式树编译为实际的函数，代码如下：

 

void Main()
2 {
3 Expression<Func<int,int,int,bool>> tree = (x,y,z)=>(x*x+y*y)==z*z;
4 Func<int,int,int,bool> fun= tree.Compile();
5 fun(3,4,5).Dump();
6 }
7   
9 结果
10 True

 

我们了解到了lambda表达式树的基本概念，现在我们自行构造一个lambda表达式树。还是以上面的验证是否是直角

三角形为例，我们通过System.Linq.Expressions提供了表达式类来构造这个表达式，不参考LINQPad输出的结构。现在

我们分析表达式的树结构，(x,y,z) => (x*x + y*y)== z*z 按照操作符把表达式分为left tree和right tree。比如首先

我们把整个表达式分为左树：x*x + y*y，  右树：z*z， 关系：Equal，以此画出阿里如下：

我们已经把表达式树分析出来，现在我们开始使用.NET提供的表达式类来构造这棵表达式树，在这棵树比较简单，

我们比较用到的类包括二元表达式类（BinaryExpression）和参数表达式类（ParameterExpression）。现在我们

从树的叶结点开始构造。

 

首先我们需要制定表达式中参数和参数的类型。

 

ParameterExpression expX= Expression.Parameter(typeof(int),"x");
2 ParameterExpression expY= Expression.Parameter(typeof(int),"y");
3 ParameterExpression expZ= Expression.Parameter(typeof(int), "z");
  

 

接着我们使用二元表达式将参数表达式关联起来,X和X,Y和Y,Z和Z,二元关系都是乘.

 

BinaryExpression mulX = Expression.Multiply(expA, expA);
2 BinaryExpression mulY= Expression.Multiply(expY, expY);
3 BinaryExpression mulZ= Expression.Multiply(expZ, expZ);
  

然后我们将X*X+Y*Y通过 加二元表达式关联起来.

 

BinaryExpression addXY = Expression.Add(mulX,mulY);

 

最后我们将X*X+Y*Y 和Z*Z通过 等于二元表达式关联起来.

 

BinaryExpression final= Expression.Equal(mulZ, addXY);

现在我们构造完成后，可以通过编译来执行，下面是完整的代码：

 

void Main()
2 {
3 ParameterExpression expX= Expression.Parameter(typeof(int),"x");
4 ParameterExpression expY= Expression.Parameter(typeof(int),"y");
5 ParameterExpression expZ= Expression.Parameter(typeof(int), "z");
6 BinaryExpression mulX= Expression.Multiply(expX, expX);
7 BinaryExpression mulY= Expression.Multiply(expY, expY);
8 BinaryExpression mulZ= Expression.Multiply(expZ, expZ);
9 BinaryExpression addXY = Expression.Add(mulX,mulY);
10 BinaryExpression final= Expression.Equal(mulZ, addXY);
11 Expression<Func<int, int, int, bool>> square = 
                Expression.Lambda<Func<int, int, int, bool>>(final, expX, expY, expZ);
12 Func<int, int, int, bool> xx= square.Compile();
13 xx(3,4,5).Dump();
14 }
15 
16 
17 结果：
18 True
19  

Lambda表达式的简单应用

 

1. 对数组的自定义排序。

 

void Main()
2 {
3 string[] items={"csharp","cpp","python","perl","java"};
4 List<string> list=items.ToList();
5 list.Sort((x,y)=>y.Length-x.Length);
6 
7 list.Dump();
8 }
9 
10 结果：
11 python
12 csharp
13 perl
14 java
15 cpp    

2. 对数组数据进行搜索

 

void Main()
2 {
3 string[] items={"csharp","cpp","python","perl","java"};
4 List<string> list=items.ToList();
5 var result= list.FindAll(x=> x.Length==4);
6 
7 result.Dump();
8 }
9 
10 结果：
11 perl
12 java

 

3. 对数组数据进行直接更新

 

void Main()
2 {
3 string[] items={"csharp","cpp","python","perl","java"};
4 var result= items.Select(n=> n+" : "+n.Length);
5 result.Dump();
6 }
7 
8 结果：
9 csharp : 6
10 cpp : 3
11 python : 6
12 perl : 4
13 java : 4
    

 

 

 

总结

这篇学习记录对Lambda表达式和Lambda表达式树的最基础进行描述，对lambda没有更多深入的研究。比如在表达式树

的的动态修改，更多复杂的lambda表达式，lamdba表达式树对更复杂函数的构造。如果有兴趣，可以继续研究。

另：这是我发布的第一篇随笔，写一篇随笔原来也是挺艰难，水平有限，希望大家指正，谢谢。

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作者： jordan51341 (jordan51341@163.com)

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