Lambda表達式表達式樹

在C#3.0中，繼匿名方法之後出現了Lambda 表達式，使表達更為簡潔、快捷。Lambda 表達式使用Lambda 運算符 “=>”來定義，語法如下：

(參數列表) => {方法體}

Lambda 運算符的左邊是輸入參數，定義Lambda表達式的接收參數列表，右邊包含表達式或語句塊，表示將表達式的值或語句塊返回的值傳給左邊的參數列表。

Lambda 表達式是一個匿名函數，可以包含表達式和語句，並且可用於創建委托或表達式目錄樹類型。

Lambda 表達式是一種可用於創建委托或表達式目錄樹類型的匿名函數。通過使用 lambda 表達式，可以寫入可作為參數傳遞或作為函數調用值返回的本地函數。 Lambda 表達式對於編寫 LINQ 查詢表達式特別有用。

若要創建 Lambda 表達式，需要在 Lambda 運算符 => 左側指定輸入參數（如果有），然後在另一側輸入表達式或語句塊。例如，lambda 表達式 x => x * x 指定名為 x 的參數並返回 x 的平方值。如下麵的示例所示，你可以將此表達式分配給委托類型：

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

若要創建表達式目錄樹類型：

using System.Linq.Expressions;

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

=> 運算符具有與賦值運算符 (=) 相同的優先級並且是右結合運算（參見“運算符”文章的“結合性”部分）。

Lambda 在基於方法的 LINQ 查詢中用作標準查詢運算符方法（如 Where``1）的參數。

使用基於方法的語法在 Enumerable 類中調用 Where``1 方法時（如在 LINQ to Objects 和 LINQ to XML 中一樣），參數是委托類型 Func。使用 Lambda 表達式創建該委托最為方便。例如，當你在 Queryable 類中調用相同的方法時（如在 LINQ to SQL 中一樣），參數類型為 Expression<Func>，其中 Func 是最多具有十六個輸入參數的任何一個 Func 委托。同樣，Lambda 表達式隻是一種非常簡潔的構造該表達式目錄樹的方式。盡管事實上通過 Lambda 創建的對象具有不同的類型，但 Lambda 使得 Where 調用看起來類似。

在上一個示例中，請注意委托簽名具有一個 int 類型的隱式類型輸入參數，並返回 int。可以將 Lambda 表達式轉換為該類型的委托，因為該表達式也具有一個輸入參數 (x)，以及一個編譯器可隱式轉換為 int 類型的返回值。（以下幾節中將對類型推理進行詳細討論。）使用輸入參數 5 調用委托時，它將返回結果 25。

在 is 或 as 運算符的左側不允許使用 Lambda。

適用於匿名方法的所有限製也適用於 Lambda 表達式。有關更多信息，請參見匿名方法（C# 編程指南）。

表達式 lambda

表達式位於 => 運算符右側的 lambda 表達式稱為“表達式 lambda”。表達式 lambda 廣泛用於表達式樹（C# 和 Visual Basic）的構造。表達式 lambda 會返回表達式的結果，並采用以下基本形式：

(input parameters) => expression

僅當 lambda 隻有一個輸入參數時，括號才是可選的；否則括號是必需的。括號內的兩個或更多輸入參數使用逗號加以分隔：

(x, y) => x == y

有時，編譯器難以或無法推斷輸入類型。如果出現這種情況，你可以按以下示例中所示方式顯式指定類型：

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

使用空括號指定零個輸入參數：

() => SomeMethod()

在上一個示例中，請注意表達式 Lambda 的主體可以包含一個方法調用。但是，如果要創建在 .NET Framework 之外計算的表達式目錄樹（例如，在 SQL Server 中），則不應在 lambda 表達式中使用方法調用。在 .NET 公共語言運行時上下文之外，方法將沒有任何意義。

語句 lambda

語句 lambda 與表達式 lambda 表達式類似，隻是語句括在大括號中：

(input parameters) => {statement;}

語句 lambda 的主體可以包含任意數量的語句；但是，實際上通常不會多於兩個或三個。

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

像匿名方法一樣，語句 lambda 也不能用於創建表達式目錄樹。

異步 lambda

通過使用 async 和 await 關鍵字，你可以輕鬆創建包含異步處理的 lambda 表達式和語句。例如，下麵的 Windows 窗體示例包含一個調用和等待異步方法 ExampleMethodAsync的事件處理程序。

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 += "\r\nControl returned to Click event handler.\r\n";
    }

    async Task ExampleMethodAsync()
    {
        // The following line simulates a task-returning asynchronous process.
        await Task.Delay(1000);
    }
}

你可以使用異步 lambda 添加同一事件處理程序。若要添加此處理程序，請在 lambda 參數列表前添加一個 async 修飾符，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 += "\r\nControl returned to Click event handler.\r\n";
        };
    }

    async Task ExampleMethodAsync()
    {
        // The following line simulates a task-returning asynchronous process.
        await Task.Delay(1000);
    }
}

有關如何創建和使用異步方法的更多信息，請參見使用 Async 和 Await 的異步編程（C# 和 Visual Basic）。

帶有標準查詢運算符的 lambda

許多標準查詢運算符都具有輸入參數，其類型是泛型委托係列 Func 中的一種。這些委托使用類型參數來定義輸入參數的數量和類型，以及委托的返回類型。 Func 委托對於封裝用戶定義的表達式非常有用，這些表達式將應用於一組源數據中的每個元素。例如，請考慮以下委托類型：

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

可以將委托實例化為 Func<int,bool> myFunc，其中 int 是輸入參數，bool 是返回值。返回值始終在最後一個類型參數中指定。 Func<int, string, bool> 定義包含兩個輸入參數（int 和 string）且返回類型為 bool 的委托。當調用下麵的 Func 委托時，該委托將返回 true 或 false 以指示輸入參數是否等於 5：

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

當參數類型為 Expression<Func> 時，你也可以提供 Lambda 表達式，例如在 System.Linq.Queryable 內定義的標準查詢運算符中。如果指定 Expression<Func> 參數，lambda 將編譯為表達式目錄樹。

此處顯示了一個標準查詢運算符，Count``1 方法：

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

編譯器可以推斷輸入參數的類型，或者你也可以顯式指定該類型。這個特殊 lambda 表達式將計算那些除以 2 時餘數為 1 的整數的數量 (n)。

下麵一行代碼將生成一個序列，其中包含 numbers 數組中在 9 左側的所有元素，因為它是序列中第一個不滿足條件的數字：

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

此示例展示了如何通過將輸入參數括在括號中來指定多個輸入參數。該方法將返回數字數組中的所有元素，直至遇到一個值小於其位置的數字為止。不要將 lambda 運算符 (=>) 與大於等於運算符 (>=) 混淆。

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

Lambda 中的類型推理

在編寫 lambda 時，通常不必為輸入參數指定類型，因為編譯器可以根據 lambda 主體、參數的委托類型以及 C# 語言規範中描述的其他因素來推斷類型。對於大多數標準查詢運算符，第一個輸入是源序列中的元素類型。因此，如果要查詢 IEnumerable<Customer>，則輸入變量將被推斷為 Customer 對象，這意味著你可以訪問其方法和屬性：

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

Lambda 的一般規則如下：

Lambda 包含的參數數量必須與委托類型包含的參數數量相同。
Lambda 中的每個輸入參數必須都能夠隱式轉換為其對應的委托參數。
Lambda 的返回值（如果有）必須能夠隱式轉換為委托的返回類型。

請注意，lambda 表達式本身沒有類型，因為常規類型係統沒有“Lambda 表達式”這一內部概念。但是，有時以一種非正式的方式談論 lambda 表達式的“類型”會很方便。在這些情況下，類型是指委托類型或 lambda 表達式所轉換到的 Expression 類型。

Lambda 表達式中的變量範圍

在定義 lambda 函數的方法內或包含 lambda 表達式的類型內，lambda 可以引用範圍內的外部變量（參見匿名方法（C# 編程指南））。以這種方式捕獲的變量將進行存儲以備在 lambda 表達式中使用，即使在其他情況下，這些變量將超出範圍並進行垃圾回收。必須明確地分配外部變量，然後才能在 lambda 表達式中使用該變量。下麵的示例演示這些規則：

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();
    }
}

下列規則適用於 lambda 表達式中的變量範圍：

捕獲的變量將不會被作為垃圾回收，直至引用變量的委托符合垃圾回收的條件。
在外部方法中看不到 lambda 表達式內引入的變量。
Lambda 表達式無法從封閉方法中直接捕獲 ref 或 out 參數。
Lambda 表達式中的返回語句不會導致封閉方法返回。
如果跳轉語句的目標在塊外部，則 lambda 表達式不能包含位於 lambda 函數內部的 goto 語句、break 語句或 continue 語句。同樣，如果目標在塊內部，則在 lambda 函數塊外部使用跳轉語句也是錯誤的。

最後更新：2017-04-03 12:54:12

Lambda表達式表達式樹

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