• Lambda 表达式


    Lambda 表达式(C# 编程指南)

    Visual Studio 2015

    Lambda 表达式是一种可用于创建委托表达式目录树类型的匿名函数 通过使用 lambda 表达式,可以写入可作为参数传递或作为函数调用值返回的本地函数。 Lambda 表达式对于编写 LINQ 查询表达式特别有用。

    若要创建 Lambda 表达式,需要在 Lambda 运算符 => 左侧指定输入参数(如果有),然后在另一侧输入表达式或语句块。 例如,lambda 表达式 x => x * x 指定名为 x 的参数并返回 x 的平方值。 如下面的示例所示,你可以将此表达式分配给委托类型:

     
    delegate int del(int i);
    static void Main(string[] args)
    {
        del myDelegate = x => x * x;
        int j = myDelegate(5); //j = 25
    }
    

    若要创建表达式目录树类型:

     
    using System.Linq.Expressions;
    
    namespace ConsoleApplication1
    {
        class Program
        {
            static void Main(string[] args)
            {
                Expression<del> myET = x => x * x;
            }
        }
    }
    

    => 运算符具有与赋值运算符 (=) 相同的优先级并且是右结合运算(参见“运算符”文章的“结合性”部分)。

    Lambda 在基于方法的 LINQ 查询中用作标准查询运算符方法(如 Where<TSource>)的参数。

    使用基于方法的语法在 Where<TSource> 类中调用 Enumerable 方法时(如在 LINQ to Objects 和 LINQ to XML 中一样),参数是委托类型 System.Func<T, TResult> 使用 Lambda 表达式创建该委托最为方便。 例如,当你在 System.Linq.Queryable 类中调用相同的方法时(如在 LINQ to SQL 中一样),参数类型为 System.Linq.Expressions.Expression<Func>,其中 Func 是最多具有十六个输入参数的任何一个 Func 委托。 同样,Lambda 表达式只是一种非常简洁的构造该表达式目录树的方式。 尽管事实上通过 Lambda 创建的对象具有不同的类型,但 Lambda 使得 Where 调用看起来类似。

    在上一个示例中,请注意委托签名具有一个 int 类型的隐式类型输入参数,并返回 int 可以将 Lambda 表达式转换为该类型的委托,因为该表达式也具有一个输入参数 (x),以及一个编译器可隐式转换为 int 类型的返回值。 (以下几节中将对类型推理进行详细讨论。) 使用输入参数 5 调用委托时,它将返回结果 25。

    isas 运算符的左侧不允许使用 Lambda。

     

    表达式位于 => 运算符右侧的 lambda 表达式称为“表达式 lambda”。 表达式 lambda 广泛用于表达式树(C# 和 Visual Basic)的构造。 表达式 lambda 会返回表达式的结果,并采用以下基本形式:

     
     
    (input parameters) => expression
    

    仅当 lambda 只有一个输入参数时,括号才是可选的;否则括号是必需的。 括号内的两个或更多输入参数使用逗号加以分隔:

     
    (x, y) => x == y
    

    有时,编译器难以或无法推断输入类型。 如果出现这种情况,你可以按以下示例中所示方式显式指定类型:

     
    (int x, string s) => s.Length > x
    

    使用空括号指定零个输入参数:

     
    () => SomeMethod()
    

    在上一个示例中,请注意表达式 Lambda 的主体可以包含一个方法调用。 但是,如果要创建在 .NET Framework 之外计算的表达式目录树(例如,在 SQL Server 中),则不应在 lambda 表达式中使用方法调用。 在 .NET 公共语言运行时上下文之外,方法将没有任何意义。

    语句 lambda 与表达式 lambda 表达式类似,只是语句括在大括号中:

     
     
    (input parameters) => {statement;}
    

    语句 lambda 的主体可以包含任意数量的语句;但是,实际上通常不会多于两个或三个。

     
    delegate void TestDelegate(string s);
    …
    TestDelegate myDel = n => { string s = n + " " + "World"; Console.WriteLine(s); };
    myDel("Hello");
    

    像匿名方法一样,语句 lambda 同样不能用于创建表达式目录树。

    通过使用 asyncawait 关键字,你可以轻松创建包含异步处理的 lambda 表达式和语句。 例如,下面的 Windows 窗体示例包含一个调用和等待异步方法 ExampleMethodAsync 的事件处理程序。

     
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }
    
        private async void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            // ExampleMethodAsync returns a Task.
            await ExampleMethodAsync();
            textBox1.Text += "
    Control returned to Click event handler.
    ";
        }
    
        async Task ExampleMethodAsync()
        {
            // The following line simulates a task-returning asynchronous process.
            await Task.Delay(1000);
        }
    }
    

    你可以使用异步 lambda 添加同一事件处理程序。 若要添加此处理程序,请在 lambda 参数列表前添加一个 async 修饰符,如下例所示。

     
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
            button1.Click += async (sender, e) =>
            {
                // ExampleMethodAsync returns a Task.
                await ExampleMethodAsync();
                textBox1.Text += "
    Control returned to Click event handler.
    ";
            };
        }
    
        async Task ExampleMethodAsync()
        {
            // The following line simulates a task-returning asynchronous process.
            await Task.Delay(1000);
        }
    }
    

    有关如何创建和使用异步方法的详细信息,请参阅使用 Async 和 Await 的异步编程(C# 和 Visual Basic)

    许多标准查询运算符都具有输入参数,其类型是泛型委托系列 Func<T, TResult> 中的一种。 这些委托使用类型参数来定义输入参数的数量和类型,以及委托的返回类型。 Func 委托对于封装用户定义的表达式非常有用,这些表达式将应用于一组源数据中的每个元素。 例如,请考虑以下委托类型:

     
    public delegate TResult Func<TArg0, TResult>(TArg0 arg0)
    

    可以将委托实例化为 Func<int,bool> myFunc,其中 int 是输入参数,bool 是返回值。 返回值始终在最后一个类型参数中指定。 Func<int, string, bool> 定义包含两个输入参数(intstring)且返回类型为 bool 的委托。 当调用下面的 Func 委托时,该委托将返回 true 或 false 以指示输入参数是否等于 5:

     
    Func<int, bool> myFunc = x => x == 5;
    bool result = myFunc(4); // returns false of course
    

    当参数类型为 Expression<Func> 时,你也可以提供 Lambda 表达式,例如在 System.Linq.Queryable 内定义的标准查询运算符中。 如果指定 Expression<Func> 参数,lambda 将编译为表达式目录树。

    此处显示了一个标准查询运算符,Count<TSource> 方法:

     
    int[] numbers = { 5, 4, 1, 3, 9, 8, 6, 7, 2, 0 };
    int oddNumbers = numbers.Count(n => n % 2 == 1);
    

    编译器可以推断输入参数的类型,或者你也可以显式指定该类型。 这个特殊 lambda 表达式将计算那些除以 2 时余数为 1 的整数的数量 (n)。

    下面一行代码将生成一个序列,其中包含 numbers 数组中在 9 左侧的所有元素,因为它是序列中第一个不满足条件的数字:

     
    var firstNumbersLessThan6 = numbers.TakeWhile(n => n < 6);
    

    此示例展示了如何通过将输入参数括在括号中来指定多个输入参数。 该方法将返回数字数组中的所有元素,直至遇到一个值小于其位置的数字为止。 不要将 lambda 运算符 (=>) 与大于等于运算符 (>=) 混淆。

     
    var firstSmallNumbers = numbers.TakeWhile((n, index) => n >= index);
    

    在编写 lambda 时,通常不必为输入参数指定类型,因为编译器可以根据 lambda 主体、参数的委托类型以及 C# 语言规范中描述的其他因素来推断类型。 对于大多数标准查询运算符,第一个输入是源序列中的元素类型。 因此,如果要查询 IEnumerable<Customer>,则输入变量将被推断为 Customer 对象,这意味着你可以访问其方法和属性:

     
    customers.Where(c => c.City == "London");
    

    Lambda 的一般规则如下:

    • Lambda 包含的参数数量必须与委托类型包含的参数数量相同。

    • Lambda 中的每个输入参数必须都能够隐式转换为其对应的委托参数。

    • Lambda 的返回值(如果有)必须能够隐式转换为委托的返回类型。

    请注意,lambda 表达式本身没有类型,因为常规类型系统没有“Lambda 表达式”这一内部概念。 但是,有时以一种非正式的方式谈论 lambda 表达式的“类型”会很方便。 在这些情况下,类型是指委托类型或 lambda 表达式所转换到的 Expression 类型。

    在定义 lambda 函数的方法内或包含 lambda 表达式的类型内,Lambda 可以引用范围内的外部变量(请参阅匿名方法(C# 编程指南))。 以这种方式捕获的变量将进行存储以备在 lambda 表达式中使用,即使在其他情况下,这些变量将超出范围并进行垃圾回收。 必须明确地分配外部变量,然后才能在 lambda 表达式中使用该变量。 下面的示例演示这些规则:

     
    delegate bool D();
    delegate bool D2(int i);
    
    class Test
    {
        D del;
        D2 del2;
        public void TestMethod(int input)
        {
            int j = 0;
            // Initialize the delegates with lambda expressions.
            // Note access to 2 outer variables.
            // del will be invoked within this method.
            del = () => { j = 10;  return j > input; };
    
            // del2 will be invoked after TestMethod goes out of scope.
            del2 = (x) => {return x == j; };
    
            // Demonstrate value of j:
            // Output: j = 0 
            // The delegate has not been invoked yet.
            Console.WriteLine("j = {0}", j);        // Invoke the delegate.
            bool boolResult = del();
    
            // Output: j = 10 b = True
            Console.WriteLine("j = {0}. b = {1}", j, boolResult);
        }
    
        static void Main()
        {
            Test test = new Test();
            test.TestMethod(5);
    
            // Prove that del2 still has a copy of
            // local variable j from TestMethod.
            bool result = test.del2(10);
    
            // Output: True
            Console.WriteLine(result);
    
            Console.ReadKey();
        }
    }
    
    

    下列规则适用于 lambda 表达式中的变量范围:

    • 捕获的变量将不会被作为垃圾回收,直至引用变量的委托符合垃圾回收的条件。

    • 在外部方法中看不到 lambda 表达式内引入的变量。

    • Lambda 表达式无法从封闭方法中直接捕获 refout 参数。

    • Lambda 表达式中的返回语句不会导致封闭方法返回。

    • 如果跳转语句的目标在块外部,则 lambda 表达式不能包含位于 lambda 函数内部的 goto 语句、break 语句或 continue 语句。 同样,如果目标在块内部,则在 lambda 函数块外部使用跳转语句也是错误的。

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