【C#基础】拥抱Lambda(1)：Lambda与表达式树

　　写在开头，好奇从这里开始（当时让加查询条件，结果竟然是一句话来发挥神奇作用）：

this.TestGrade = CriteriaHelper.NewObject<ITestCase, DtoTestCase>("测试等级", a => a.Grade);

1. 语法糖 Lambda

　　在我看来，=>总是一个无敌可爱的符号。嗯，包括C语言里面的 -> 这个，它总像是在说“我指到这边，你看..”。

　　找到了一张图[1]，可以很好地说明lambda表达式，语法糖上的变化。

// 匿名方法，方法如何写应该是深入骨髓的哦：

          delegate(string text) { return text.Length; }

// Lambda表达式，作用与上行相同：

          (string text) => { return text.Length; }

// 还可以省略括号，这看起来就更像goes to“看到这里”的感觉了：

          (string text) => text.Length

// 让编译器推断参数类型：

          (text) => text.Length

// 还可以省略括号：

          text => text.Length

　　注：Lambda表达式在去掉花括号时（即仅有一句时），其实是不带;符号的，一般加上的;是赋值语句规则的。

　　下面有一个例子，一个让人觉得“怎么会有传方法这种这么神奇操作”的例子：

    class Film
    {
        public string Name { get; set; }
        public int Year { get; set; }
    }

    // Main函数：
    var films = new List<Film>
    {
        new Film { Name = "Jaws", Year = 1975},
        new Film { Name = "Singing in the Rain", Year = 1952},
        new Film { Name = "Some like it Hot", Year = 1959},
        new Film { Name = "The Wizard of Oz", Year = 1939},
        new Film { Name = "American Beauty", Year = 1999}
    };

    Action<Film> print = film => Console.WriteLine("Name = {0}, Year = {1}", film.Name, film.Year);
    films.ForEach(print);
    // Console.WriteLine("
");

    films.FindAll(film => film.Year < 1955).ForEach(print);
    // Console.WriteLine("
");
 
    films.Sort((f1,f2) => f1.Name.CompareTo(f2.Name));
    films.ForEach(print);

2. Lambda表达式与表达式树（Expression tree）

　　在开启本节内容前，先捋清一下：

图2 [2]

　　C#编译成公共中间语言（CIL或者IL，成果就是组件.dll文件），程序运行时再由实时编译器（Just in Time，JIT）转化为特定于CPU的语言。

2.1 表达式树

　　表达式树就是对象构成的树，树中每个节点本身都是一个表达式。Expression类主要包括两个属性：

            Type属性：表达式求值后的返回类型。

            NodeType属性：返回所代表的表达式的种类，也是节点类型。

　　表达式树，有很多不同类型的节点。

　　例如可以这样想象：一个数是一个节点，一个运算符也是一个节点，那么一个简单的2+3表达式，就是有3个节点的树形关系。

    Expression firstArg = Expression.Constant(2);
    Expression secondArg = Expression.Constant(3);
    Expression add = Expression.Add(firstArg, secondArg);

    Console.WriteLine(add); // 打印出来的是表达式 (2 + 3)

　　注意：“叶”表达式总是最先创建的。

　　注意：Expression.Constant或者是Expression.Add类型都是继承于Expression的，这棵树的所有节点，都是Expression类型。

 

add BinaryExpression NodeType = Add Type = System.Int32
firstArg ConstantExpression NodeType = Constant Type = System.Int32	secondArg ConstantExpression NodeType = Constant Type = System.Int32

图3 上例代码表达式树树形化表示

　　继续上面的例子，既然打印出来的仅是表达式(2 + 3) ，那么能不能打印运行结果呢？

　　可以想象一下，节点里面不管是数值或是运算符，其实对于表达式树来说，也就是多个节点或者少个节点的事。如果把节点当成没有实际意义的“圣诞树挂饰”（因为树上的节点“不干活”），那表达式树到底有什么意义？

　　那句话是这样的，“没有Lambda表达式，表达式树几乎没有任何价值”。

　　我算是有些明白，“code as data”是什么意思。没有数据，代码是惘然的。但是“叶子”有了，怎么让树“活过来”？微软提供的方式是：将表达式树编译成委托——既然有各种类型的节点，怎么不能有方法类型的节点呢。

    Expression leftArg = Expression.Constant(2);
    Expression rightArg = Expression.Constant(3);
    Expression add = Expression.Add(leftArg, rightArg);

    Func<int> compiled = Expression.Lambda<Func<int>>(add).Compile();
    Console.WriteLine(compiled());

 

 

　　C#当中Lambda表达式支持表达式树，不过还需要该节点使用Compile()方法（大概就是编译成对应的Func<T>类型，此方法涉及到System.Reflection.MethodInfo，这节内容放到后面来谈）。

   Expression<Func<int>> return5 = () => 5;   // () => 5是一个Lambda表达式

   Func<int> compiled = return5.Compile();    // 把Lambda表达式转换成表达式树。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 // （这种转换有限制，此处不详谈。）

2.2 Lambda表达式与LINQ

　　LINQ（Language Integrated Query）是一种基于中间查询能够直接反馈到C#语言环境当中的技术。

　　LINQ提供器的中心思想在于：从一个熟悉的源语言（比如C#）生成一个表达式树，将结果作为一个中间格式，再将其转换成目标平台上的本地语言（比如SQL）。

　　LINQ to Objects方式是：使用含有Lambda表达式的C#查询代码，再由转化为相应的IL，在CLR中执行。

　　LINQ to SQL方式：编译成使用表达式树IL，在执行时，动态执行sql语句（IL已经处理好怎么让LINQ to SQL提供器处理到本地语言）。

 　　……

　　除了LINQ to Objects和LINQ to SQL还有其他的数据查询方式，此处不展开。

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　　下节内容：

　　【C#基础】拥抱Lambda(1)：表达式树与LINQ

注释：

[1]  Lambda语法简写

[2] 图源自 维基百科

[3] 此笔记主要参考 《深入理解C#》（第3版）Jon Skeet 著  姚琪琳 译