Lambda

Posted 2020-08-24 反骨仔

Lambda

　　Lambda 表达式是一种可用于创建委托或表达式目录树类型的匿名函数。 通过使用 lambda 表达式，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 MyDel(int i);  
static void Main(string[] args)  
{  
    MyDel myDelegate = x => x * x;  
    int j = myDelegate(5); //j = 25  
}  

　　

　　创建表达式树:

using System.Linq.Expressions;  
  
namespace ConsoleApplication1  
{  
    class Program  
    {  
        static void Main(string[] args)  
        {  
            Expression<MyDel> myDel = 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。

　　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树的方式。 

　　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。

　　在 is 或 as 运算符的左侧不允许使用 Lambda。

 

表达式 lambda

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

(input parms) => expression  

 

　　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。 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

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

(input parms) => {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 MyDel(string s);  

// ...

MyDel myDel = n => { string s = n + " " + "World"; Console.WriteLine(s); };  
myDel("Hello");  

 

异步 lambda

　　通过使用 async 和 await 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)  
    {  
        
        await ExampleMethodAsync();  
        textBox1.Text += "\r\nControl returned to Click event handler.\r\n";  
    }  
  
    async Task ExampleMethodAsync()  
    {  
        await Task.Delay(1000);  
    }  
} 

　　

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

public partial class Form1 : Form  
{  
    public Form1()  
    {  
        InitializeComponent();  
        button1.Click += async (sender, e) =>  
        {  
            await ExampleMethodAsync();  
            textBox1.Text += "\r\nControl returned to Click event handler.\r\n";  
        };  
    }  
  
    async Task ExampleMethodAsync()  
    {  
        await Task.Delay(1000);  
    }  
}  

 

带有标准查询运算符的 lambda

　　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（int 和 string）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); 

 

　　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);  

 

Lambda 中的类型推理

　　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 的特点：

• 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。

 

Lambda 表达式中的变量范围

　　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。 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。 

delegate bool D();  
delegate bool D2(int i);  
  
class Test  
{  
    D del;  
    D2 del2;  
    public void TestMethod(int input)  
    {  
        int j = 0;  

        // 初始化具有 lambda 表达式的委托
        del = () => { j = 10;  return j > input; };  
  

        del2 = (x) => {return x == j; };  
  
        Console.WriteLine("j = {0}", j);        
        bool boolResult = del();  
  

        Console.WriteLine("j = {0}. b = {1}", j, boolResult);  
    }  
  
    static void Main()  
    {  
        Test test = new Test();  
        test.TestMethod(5);  
  
        bool result = test.del2(10);  
  
        // 输出：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 ref 或 out 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。