关闭 x
IT技术网
    技 采 号
    ITJS.cn - 技术改变世界
    • 实用工具
    • 菜鸟教程
    IT采购网 中国存储网 科技号 CIO智库

    IT技术网

    IT采购网
    • 首页
    • 行业资讯
    • 系统运维
      • 操作系统
        • Windows
        • Linux
        • Mac OS
      • 数据库
        • MySQL
        • Oracle
        • SQL Server
      • 网站建设
    • 人工智能
    • 半导体芯片
    • 笔记本电脑
    • 智能手机
    • 智能汽车
    • 编程语言
    IT技术网 - ITJS.CN
    首页 » .NET »C#中的Lambda表达式和表达式树

    C#中的Lambda表达式和表达式树

    2015-03-02 00:00:00 出处:蘑菇先生
    分享

    在C# 2.0中,通过方法组转换和匿名方法,使委托的实现得到了极大的简化。但是,匿名方法仍然有些臃肿,而且当代码中充满了匿名方法的时候,可读性可能就会受到影响。C# 3.0中出现的Lambda表达式在不牺牲可读性的前提下,进一步简化了委托。

    LINQ的基本功能就是创建操作管道,以及这些操作需要的任何状态。这些操作表示了各种关于数据的逻辑,例如数据筛选,数据排序等等。通常这些操作都是用委托来表示。Lambda表达式是对LINQ数据操作的一种符合语言习惯的表示方式。

    Lambda表达式不仅可以用来创建委托实例,C#编译器也能够将他们转换成表达式树。

    下面我们就先看看Lambda表达式。

    作为委托的Lambda表达式

    Lambda表达式可以看作是C# 2.0的匿名方法的进一步演变,所以匿名方法能做的几乎一切事情都可以用Lambda表达式来完成(注意,匿名方法可以忽略参数,Lambda表达式不具备这个特性)。

    跟匿名方法类似,Lambda表达式有特殊的转换规则:表达式的类型本身并非委托类型,但它可以通过隐式或显式的发那个是转换为一个委托实例。匿名函数这个术语同时涵盖了匿名方法和Lambda表达式。

    下面看看使用Lambda表达式获得字符串长度的例子,通过Lambda将得到更见简洁、易读的代码:

    static void Main(string[] args)
    {
        //使用C# 2.0中的匿名方法获取字符串长度
        Func<string, int> strLength = delegate(string str) { return str.Length; };
        Console.WriteLine(strLength("Hello World!"));
    
        //使用Lambda表达式
        //(显式类型参数列表)=> {语句},lambda表达式最冗长版本
        strLength = (string str) => { return str.Length; };
        Console.WriteLine(strLength("Hello World!"));
    
        //单一表达式作为主体
        //(显式类型参数列表)=> 表达式
        strLength = (string str) => str.Length;
        Console.WriteLine(strLength("Hello World!"));
    
        //隐式类型的参数列表
        //(隐式类型参数列表)=> 表达式
        strLength = (str) => str.Length;
        Console.WriteLine(strLength("Hello World!"));
    
        //单一参数的快捷语法
        //参数名 => 表达式
        strLength = str => str.Length;
        Console.WriteLine(strLength("Hello World!"));
    }

    “=>”是C# 3.0新增的,告诉编译器我们正在使用Lambda表达式。”=>”可以读作”goes to”,所以例子中的Lambda表达式可以读作”str goes to str.Length”。从例子中还可以看到,根据Lambda使用的特殊情况,我们可以进一步简化Lambda表达式。

    Lambda表达式大多数时候都是和一个返回非void的委托类型配合使用(例如Func<TResult>)。在C# 1.0中,委托一般用于事件,很少会返回什么结果。在LINQ中,委托通常被视为数据管道的一部分,接受输入并返回结果,或者判断某项是否符合当前的筛选 器等等。

    Lambda表达式本质

    通过ILSpy查看上面的例子,可以发现Lambda表达式就是匿名方法,是编译器帮我们进行了转换工作,使我们可以直接使用Lambda表达式来进一步简化创建委托实例的代码。

    在List<T>中使用Lambda表达式

    前面简单的介绍了什么是Lambda表达式,下面通过一个例子进一步了解Lambda表达式。

    在前面的文章中,我们也提到了一下List<T>的方法,例如FindAll方法,参数是Predicate<T>类型的 委托,返回结果是一个筛选后的新列表;Foreach方法获取一个Action<T>类型的委托,之后呢对每个元素设置行为。下面就看看在 List<T>中使用Lambda表达式:

    public class Book
    {
        public string Name { get; set; }
        public int Year { get; set; }
    }
    
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var books = new List<Book>
            {
                new Book{Name="C# learning guide",Year=2005},
                new Book{Name="C# step by step",Year=2005},
                new Book{Name="Java learning guide",Year=2004},
                new Book{Name="Java step by step",Year=2004},
                new Book{Name="Python learning guide",Year=2003},
                new Book{Name="C# in depth",Year=2012},
                new Book{Name="Java in depth",Year=2014},
                new Book{Name="Python in depth",Year=2013},
            };
    
            //创建一个委托实例来表示一个通用的操作
            Action<Book> printer = book => Console.WriteLine("Name = {0}, Year = {1}", book.Name, book.Year);
    
            books.ForEach(printer);
    
            //使用Lambda表达式对List<T>进行筛选
            books.FindAll(book => book.Year > 2010).ForEach(printer);
    
            books.FindAll(book => book.Name.Contains("C#")).ForEach(printer);
    
            //使用Lambda表达式对List<T>进行排序
            books.Sort((book1, book2) => book1.Name.CompareTo(book2.Name));
            books.ForEach(printer);
    
            Console.Read();
        }
    }

    从上面例子可以看到,当我们要经常使用一个操作的时候,我们最好创建一个委托实例,之后呢反复调用,而不是每次使用的时候都使用Lambda表达式(例如例子中的printer委托实例)。

    相比C# 1.0中的委托或者C# 2.0的匿名函数,结合Lambda表达式,对List<T>中的数据操作变得简单,易读。

    表达式树

    表达式树也称表达式目录树,将代码以一种抽象的方式表示成一个对象树,树中每个节点本身都是一个表达式。表达式树不是可执行代码,它是一种数据结构。

    下面我们看看怎么通过C#代码建立一个表达式树。

    构建表达式树

    System.Linq.Expressions命名空间中包含了代表表达式的各个类,所有类都从Expression派生,我们可以通过这些类中的静态方法来创建表达式类的实例。Expression类包括两个重要属性:

    Type属性代表求值表达式的.NET类型,可以把它视为一个返回类型 NodeType属性返回所代表的表达式的类型

    下面看一个构建表达式树的简单例子:

    Expression numA = Expression.Constant(6);
    Console.WriteLine("NodeType: {0}, Type: {1}", numA.NodeType, numA.Type);
    Expression numB = Expression.Constant(3);
    Console.WriteLine("NodeType: {0}, Type: {1}", numB.NodeType, numB.Type);
    
    BinaryExpression add = Expression.Add(numA, numB);
    Console.WriteLine("NodeType: {0}, Type: {1}", add.NodeType, add.Type);
    
    Console.WriteLine(add);
    Console.Read();

    代码的输出为:

    通过例子可以看到,我们构建了一个(6+3)的表达式树,并且查看了各个节点的Type和NodeType属性。

    Expression有很多派生类,有很多节点类型。例如,BinaryExpression就代表了具有两个操作树的任意操作。这正是NodeType属性重要的地方,它能区分由相同的类表示的不同种类的表达式。其他的节点类型就不介绍了,有兴趣可以参考MSDN。

    对于上面的例子,可以用下图描述生成的表达式树,值得注意的是,”叶子”表达式在代码中是最先创建的,,表达式是自下而上构建的。表达式是不易变的,所有可以缓存和重用表达式。

    将表达式编译成委托

    LambdaExpression是从Expression派生的类型之一。泛型类型Expression<TDelegate>又是从LambdaExpress派生的。

    Expression和Expression<TDelegate>的区别在于,泛型类以静态类型的方式标志了它是什么种类的表达式,也就是说,它确定了返回类型和参数。例如上面的加法例子,返回值是一个int类型,没有参数,所以我们可以使用签名Func<int>与之匹配,所以可以用Expression<Func<int>>以静态类型的方式来表示该表达式。

    这样做的目的在于,LambdaExpression有一个Compile方法,该方法能创建一个恰当类型的委托。 Expression<TDelegate>也有一个同名方法,该方法可以返回TDelegate类型的委托。获得了委托之后,我们就可以使 用普通委托实例调用的方式来执行这个表达式。

    接着上面加法的例子,我们把上面的加法表达式树转换成委托,之后呢执行委托:

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

    从这个例子中我们看到怎么构建一个表达式树,之后呢把这个对象树编译成真正的代码。在.NET 3.5中的表达式树只能是单一的表达式,不能表示完整的类、方法。这在.NET 4.0中得到了一定的改进,表达式树可以支持动态类型,我们可以创建块,为表达式赋值等等。

    将Lambda表达式转换为表达式树

    Lambda表达式不仅可以创建委托实例,C# 3.0对于将Lambda表达式转换成表达式树提供了内建的支持。我们可以通过编译器把Lambda表达式转换成一个表达式树,并创建一个Expression<TDelegate>的一个实例。

    下面的例子中我们将一个Lambda表达式转换成一个表达式树,并通过代码查看表达式树的各个部分:

    static void Main(string[] args)
    {
        //将Lambda表达式转换为类型Expression<T>的表达式树
        //expression不是可执行代码
        Expression<Func<int, int, int>> expression = (a, b) => a + b;
    
        Console.WriteLine(expression);
        //获取Lambda表达式的主体
        BinaryExpression body = (BinaryExpression)expression.Body;
        Console.WriteLine(expression.Body);
        //获取Lambda表达式的参数
        Console.WriteLine(" param1: {0}, param2: {1}", expression.Parameters[0], expression.Parameters[1]);
        ParameterExpression left = (ParameterExpression)body.Left;
        ParameterExpression right = (ParameterExpression)body.Right;
        Console.WriteLine(" left body of expression: {0}{4} NodeType: {1}{4} right body of expression: {2}{4} Type: {3}{4}", left.Name, body.NodeType, right.Name, body.Type, Environment.NewLine);
    
        //将表达式树转换成委托并执行
        Func<int, int, int> addDelegate = expression.Compile();
        Console.WriteLine(addDelegate(10, 16));
        Console.Read();
    }

    代码的输出为:

    表达式树的用途

    前面看到,通过Expression的派生类中的各种节点类型,我们可以构建表达式树;之后呢可以把表达式树转换成相应的委托类型实例,最后执行委托实例的代码。但是,我们不会绕这么大的弯子来执行委托实例的代码。

    表达式树主要在LINQ to SQL中使用,我们需要将LINQ to SQL查询表达式(返回IQueryable类型)转换成表达式树。之所以需要转换是因为LINQ to SQL查询表达式不是在C#代码中执行的,LINQ to SQL查询表达式被转换成SQL,通过网络发送,最后在数据库服务器上执行。

    这里只做个简单的介绍,后续会介绍LINQ to SQL相关的内容。

    编译器对Lambda表达式的处理

    前面我们了解到,Lambda可以用来创建委托实例,也可以用来生成表达式树,这些都是编译器帮我们完成的。

    编译器如何决定生成可执行的IL还是一个表达式树:

    当Lambda表达式赋予一个委托类型的变量时,编译器生成与匿名方法同样的IL(可执行的委托实例) 当Lambda表达式赋予一个Expression类型的变量时,编译器就将它转换成一个表达式树

    下图展示了LINQ to Object和LINQ to SQL中Lambda表达式的不同处理方式:

    总结

    该篇中介绍了Lambda表达式,在匿名方法的基础上进一步简化了委托实例的创建,编写更加简洁、易读的代码。匿名函数不等于匿名方法,匿名函数包含了匿名方法和lambda表达式这两种概念

    Lambda不仅可以创建委托实例,还可以由编译器转换成表达式树,使代码可以在程序之外执行(参考LINQ to SQL)。

    上一篇返回首页 下一篇

    声明: 此文观点不代表本站立场;转载务必保留本文链接;版权疑问请联系我们。

    别人在看

    Destoon 模板存放规则及语法参考

    Destoon系统常量与变量

    Destoon系统目录文件结构说明

    Destoon 系统安装指南

    Destoon会员公司主页模板风格添加方法

    Destoon 二次开发入门

    Microsoft 将于 2026 年 10 月终止对 Windows 11 SE 的支持

    Windows 11 存储感知如何设置?了解Windows 11 存储感知开启的好处

    Windows 11 24H2 更新灾难:系统升级了,SSD固态盘不见了...

    小米路由器买哪款?Miwifi热门路由器型号对比分析

    IT头条

    Synology 对 Office 套件进行重大 AI 更新,增强私有云的生产力和安全性

    01:43

    StorONE 的高效平台将 Storage Guardian 数据中心占用空间减少 80%

    11:03

    年赚千亿的印度能源巨头Nayara 云服务瘫痪,被微软卡了一下脖子

    12:54

    国产6nm GPU新突破!砺算科技官宣:自研TrueGPU架构7月26日发布

    01:57

    公安部:我国在售汽车搭载的“智驾”系统都不具备“自动驾驶”功能

    02:03

    技术热点

    如何删除自带的不常用应用为windows 7减负

    MySQL中多表删除方法

    改进的二值图像像素标记算法及程序实现

    windows 7 32位系统下手动修改磁盘属性例如M盘修改为F盘

    windows 7中怎么样在家庭组互传文件

    Linux应用集成MySQL数据库访问技巧

      友情链接:
    • IT采购网
    • 科技号
    • 中国存储网
    • 存储网
    • 半导体联盟
    • 医疗软件网
    • 软件中国
    • ITbrand
    • 采购中国
    • CIO智库
    • 考研题库
    • 法务网
    • AI工具网
    • 电子芯片网
    • 安全库
    • 隐私保护
    • 版权申明
    • 联系我们
    IT技术网 版权所有 © 2020-2025,京ICP备14047533号-20,Power by OK设计网

    在上方输入关键词后,回车键 开始搜索。Esc键 取消该搜索窗口。