C#3.0新增功能08 Lambda 表达式
Lambda 表达式是作为对象处理的代码块(表达式或语句块)。 它可作为参数传递给方法,也可通过方法调用返回。 Lambda 表达式广泛用于:
将要执行的代码传递给异步方法,例如 Task.Run(Action)。
编写 LINQ 查询表达式。
创建表达式树。
Lambda 表达式是可以表示为委托的代码,或者表示为表达式树的代码,它所表示的表达式树可以编译为委托。 Lambda 表达式的特定委托类型取决于其参数和返回值。 不返回值的 Lambda 表达式对应于 Action
委托,具体取决于其参数数量。 返回值的 Lambda 表达式对应于 Func
委托,具体取决于其参数数量。 例如,有 2 个参数但不返回值的 Lambda 表达式对应于 Action<T1,T2> 委托。 有 1 个参数并返回值的 Lambda 表达式对应于 Func<T,TResult> 委托。
Lambda 表达式使用 lambda 声明运算符 =>
从其可执行代码中分离 lambda 参数列表。 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,单行 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:
Func<int, int> square = x => x * x;
Console.WriteLine(square());
// 输出:
//
还可以将 lambda 表达式分配给表达式树类型:
System.Linq.Expressions.Expression<Func<int, int>> e = x => x * x;
Console.WriteLine(e);
// 输出:
// x => (x * x)
或者,可以将其直接作为方法参数传递:
int[] numbers = { , , , };
var squaredNumbers = numbers.Select(x => x * x);
Console.WriteLine(string.Join(" ", squaredNumbers));
// 输出:
// 4 9 16 25
如果使用基于方法的语法在 System.Linq.Enumerable 类中调用 Enumerable.Select 方法(就像在 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。 如果在 System.Linq.Queryable 类中调用 Queryable.Select 方法(就像在 LINQ to SQL 中一样),参数类型是表达式树类型 Expression<Func<TSource,TResult>>
。 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 Select
调用看起来类似。
所有适用于匿名方法的限制也都适用于 lambda 表达式。
=>
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。
使用空括号指定零个输入参数:
Action line = () => Console.WriteLine();
括号内的两个或更多输入参数使用逗号加以分隔:
Func<int, int, bool> testForEquality = (x, y) => x == y;
有时,编译器无法推断输入类型。 可以显式指定类型,如下面的示例所示:
Func<int, string, bool> isTooLong = (int x, string s) => s.Length > x;
输入参数类型必须全部为显式或全部为隐式;否则,便会生成 CS0748 编译器错误。
表达式 lambda 的主体可以包含方法调用。 不过,若要创建在 .NET 公共语言运行时的上下文之外(如在 SQL Server 中)计算的表达式树,不得在 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。
(input-parameters) => { statement; }
Action<string> greet = name =>
{
string greeting = $"Hello {name}!";
Console.WriteLine(greeting);
};
greet("World");
// 输出:
// Hello World!
像匿名方法一样,语句 lambda 也不能用于创建表达式目录树。
ExampleMethodAsync
的事件处理程序。public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
button1.Click += button1_Click;
} private async void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
await ExampleMethodAsync();
textBox1.Text += "\r\nControl returned to Click event handler.\n";
} private async Task ExampleMethodAsync()
{
// 模拟返回异步进程的任务
await Task.Delay();
}
}
async
修饰符,如下面的示例所示:public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
button1.Click += async (sender, e) =>
{
await ExampleMethodAsync();
textBox1.Text += "\r\nControl returned to Click event handler.\n";
};
} private async Task ExampleMethodAsync()
{
// 模拟返回异步进程的任务
await Task.Delay();
}
}
有关如何创建和使用异步方法的详细信息,请参阅使用 Async 和 Await 的异步编程。
自 C# 7.0 起,C# 语言提供对元组的内置支持。 可以提供一个元组作为 Lambda 表达式的参数,同时 Lambda 表达式也可以返回元组。 在某些情况下,C# 编译器使用类型推理来确定元组组件的类型。
Func<(int, int, int), (int, int, int)> doubleThem = ns => ( * ns.Item1, * ns.Item2, * ns.Item3);
var numbers = (, , );
var doubledNumbers = doubleThem(numbers);
Console.WriteLine($"The set {numbers} doubled: {doubledNumbers}");
// 输出:
// The set (2, 3, 4) doubled: (4, 6, 8)
可通过用括号括住用逗号分隔的组件列表来定义元组。 下面的示例使用包含三个组件的元组,将一系列数字传递给 lambda 表达式,此表达式将每个值翻倍,然后返回包含乘法运算结果的元组(内含三个组件)。
通常,元组字段命名为 Item1
、Item2
等等。但是,可以使用命名组件定义元组,如以下示例所示。
Func<(int n1, int n2, int n3), (int, int, int)> doubleThem = ns => ( * ns.n1, * ns.n2, * ns.n3);
var numbers = (, , );
var doubledNumbers = doubleThem(numbers);
Console.WriteLine($"The set {numbers} doubled: {doubledNumbers}");
若要详细了解 C# 元组,请参阅 C# 元组类型。
Func
委托对于封装用户定义的表达式非常有用,这些表达式将应用于一组源数据中的每个元素。 例如,假设为 Func<T,TResult> 委托类型:public delegate TResult Func<in T, out TResult>(T arg)
可以将委托实例化为 Func<int, bool>
实例,其中 int
是输入参数,bool
是返回值。 返回值始终在最后一个类型参数中指定。 例如,Func<int, string, bool>
定义包含两个输入参数(int
和 string
)且返回类型为 bool
的委托。 下面的 Func
委托在调用后返回布尔值,以指明输入参数是否等于 5:
Func<int, bool> equalsFive = x => x == ;
bool result = equalsFive();
Console.WriteLine(result); // False
参数类型为 Expression<TDelegate> 时,也可以提供 Lambda 表达式,例如在 Queryable类型内定义的标准查询运算符中提供。 指定 Expression<TDelegate> 参数时,lambda 编译为表达式树。
下面的示例使用 Count 标准查询运算符:
int[] numbers = { , , , , , , , , , };
int oddNumbers = numbers.Count(n => n % == );
Console.WriteLine($"There are {oddNumbers} odd numbers in {string.Join(" ", numbers)}");
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
)。
下面的示例生成一个序列,其中包含 numbers
数组中位于 9 之前的所有元素,因为这是序列中第一个不符合条件的数字:
int[] numbers = { , , , , , , , , , };
var firstNumbersLessThanSix = numbers.TakeWhile(n => n < );
Console.WriteLine(string.Join(" ", firstNumbersLessThanSix));
// 输出:
// 5 4 1 3
以下示例通过将输入参数括在括号中来指定多个输入参数。 此方法返回 numbers
数组中的所有元素,直至遇到值小于其在数组中的序号位置的数字为止:
int[] numbers = { , , , , , , , , , };
var firstSmallNumbers = numbers.TakeWhile((n, index) => n >= index);
Console.WriteLine(string.Join(" ", firstSmallNumbers));
// 输出:
// 5 4
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 类型推理的一般规则如下:
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,因为通用类型系统没有“lambda 表达式”这一固有概念。 不过,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。
public static class VariableScopeWithLambdas
{
public class VariableCaptureGame
{
internal Action<int> updateCapturedLocalVariable;
internal Func<int, bool> isEqualToCapturedLocalVariable; public void Run(int input)
{
int j = ; updateCapturedLocalVariable = x =>
{
j = x;
bool result = j > input;
Console.WriteLine($"{j} is greater than {input}: {result}");
}; isEqualToCapturedLocalVariable = x => x == j; Console.WriteLine($"Local variable before lambda invocation: {j}");
updateCapturedLocalVariable();
Console.WriteLine($"Local variable after lambda invocation: {j}");
}
} public static void Main()
{
var game = new VariableCaptureGame(); int gameInput = ;
game.Run(gameInput); int jTry = ;
bool result = game.isEqualToCapturedLocalVariable(jTry);
Console.WriteLine($"Captured local variable is equal to {jTry}: {result}"); int anotherJ = ;
game.updateCapturedLocalVariable(anotherJ); bool equalToAnother = game.isEqualToCapturedLocalVariable(anotherJ);
Console.WriteLine($"Another lambda observes a new value of captured variable: {equalToAnother}");
}
// 输出:
// Local variable before lambda invocation: 0
// 10 is greater than 5: True
// Local variable after lambda invocation: 10
// Captured local variable is equal to 10: True
// 3 is greater than 5: False
// Another lambda observes a new value of captured variable: True
}
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。
在封闭方法中看不到 lambda 表达式内引入的变量。
lambda 表达式中的 return 语句不会导致封闭方法返回。
如果相应跳转语句的目标位于 lambda 表达式块之外,lambda 表达式不得包含 goto、break 或 continue 语句。 同样,如果目标在块内部,在 lambda 表达式块外部使用跳转语句也是错误的。
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