C#3.0新增功能08 Lambda 表达式 - 好文

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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)
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.threading.tasks.task.run#System_Threading_Tasks_Task_Run_System_Action_>
。

*
编写 LINQ 查询表达式 <https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/linq/index>。

*
创建表达式树
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/programming-guide/concepts/expression-trees/index>
。

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>
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.action-2> 委托。有 1 个参数并返回值的
Lambda 表达式对应于 Func<T,TResult>
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.func-2> 委托。

Lambda 表达式使用 lambda 声明运算符
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/language-reference/operators/lambda-operator>
=> 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(5)); // 输出: // 25
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 = { 2, 3, 4, 5 }; 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
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.linq.enumerable> 类中调用
Enumerable.Select
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.linq.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>
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.func-2>。使用 Lambda
表达式创建该委托最为方便。如果在 System.Linq.Queryable
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.linq.queryable> 类中调用
Queryable.Select
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.linq.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>>
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.linq.expressions.expression-1>
。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
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/programming-guide/statements-expressions-operators/anonymous-methods>
的限制也都适用于 lambda 表达式。
表达式 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
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/programming-guide/concepts/expression-trees/index>
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
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/misc/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。
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-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。 Action<string> greet =
name => { string greeting = $"Hello {name}!"; Console.WriteLine(greeting); };
greet("World"); // 输出: // Hello World!
像匿名方法一样，语句 lambda 也不能用于创建表达式目录树。
异步 lambda 通过使用 async
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/language-reference/keywords/async>
和 await
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/language-reference/keywords/await>
关键字，你可以轻松创建包含异步处理的 lambda 表达式和语句。例如，下面的 Windows 窗体示例包含一个调用和等待异步方法
ExampleMethodAsync的事件处理程序。 public partial class Form1 : Form { public Form1() {
InitializeComponent(); button1.Click+= button1_Click; } private async void
button1_Click(object sender, EventArgs e) { await ExampleMethodAsync();
textBox1.Text+= "\r\nControl returned to Click event handler.\n"; } private
async Task ExampleMethodAsync() { // 模拟返回异步进程的任务 await Task.Delay(1000); } }
你可以使用异步 lambda 添加同一事件处理程序。若要添加此处理程序，请在 lambda 参数列表前添加 async 修饰符，如下面的示例所示：
public partial class Form1 : Form { public Form1() { InitializeComponent();
button1.Click+= async (sender, e) => { await ExampleMethodAsync(); textBox1.Text
+="\r\nControl returned to Click event handler.\n"; }; } private async Task
ExampleMethodAsync() {// 模拟返回异步进程的任务 await Task.Delay(1000); } }
有关如何创建和使用异步方法的详细信息，请参阅使用 Async 和 Await 的异步编程
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/programming-guide/concepts/async/index>
。
lambda 表达式和元组
自 C# 7.0 起，C# 语言提供对元组 <https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/tuples>
的内置支持。可以提供一个元组作为 Lambda 表达式的参数，同时 Lambda 表达式也可以返回元组。在某些情况下，C#
编译器使用类型推理来确定元组组件的类型。
Func<(int, int, int), (int, int, int)> doubleThem = ns => (2 * ns.Item1, 2 *
ns.Item2,2 * ns.Item3); var numbers = (2, 3, 4); var doubledNumbers =
doubleThem(numbers); Console.WriteLine($"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 => (2 * ns.n1,
2 * ns.n2, 2 * ns.n3); var numbers = (2, 3, 4); 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
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/tuples>。
含标准查询运算符的 lambda 在其他实现中，LINQ to Objects 有一个输入参数，其类型是泛型委托 Func<TResult>
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.func-1> 系列中的一种。
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，假设为 Func<T,TResult>
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.func-2> 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 == 5; bool result = equalsFive(4);
Console.WriteLine(result);// False
参数类型为 Expression<TDelegate>
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.linq.expressions.expression-1>
时，也可以提供 Lambda 表达式，例如在 Queryable
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.linq.queryable>
类型内定义的标准查询运算符中提供。指定 Expression<TDelegate>
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.linq.expressions.expression-1>
参数时，lambda 编译为表达式树。

下面的示例使用 Count
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.linq.enumerable.count>
标准查询运算符：
int[] numbers = { 5, 4, 1, 3, 9, 8, 6, 7, 2, 0 }; int oddNumbers =
numbers.Count(n => n %2 == 1); 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 = { 5, 4, 1, 3, 9, 8, 6, 7, 2, 0 }; var firstNumbersLessThanSix
= numbers.TakeWhile(n => n <6); 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 = { 5, 4, 1, 3, 9, 8, 6, 7, 2, 0 }; var firstSmallNumbers =
numbers.TakeWhile((n, index) => n >= index); Console.WriteLine(string.Join(" ",
firstSmallNumbers));// 输出: // 5 4 Lambda 表达式中的类型推理编写 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。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 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
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.linq.expressions.expression>
类型。
lambda 表达式中的变量范围在定义 lambda 表达式的方法内或包含 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
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/programming-guide/statements-expressions-operators/anonymous-methods>
）。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： public static class
VariableScopeWithLambdas {public class VariableCaptureGame { internal Action<int
> updateCapturedLocalVariable; internal Func<int, bool>
isEqualToCapturedLocalVariable;public void Run(int input) { int j = 0;
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(10);
Console.WriteLine($"Local variable after lambda invocation: {j}"); } } public
static void Main() { var game = new VariableCaptureGame(); int gameInput = 5;
game.Run(gameInput);int jTry = 10; bool result =
game.isEqualToCapturedLocalVariable(jTry); Console.WriteLine($"Captured local
variable is equal to {jTry}: {result}"); int anotherJ = 3;
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 表达式无法从封闭方法中直接捕获 in
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/language-reference/keywords/in-parameter-modifier>
、ref
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/language-reference/keywords/ref>
或 out
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/language-reference/keywords/out-parameter-modifier>
参数。

*
lambda 表达式中的 return
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/language-reference/keywords/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
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/language-reference/keywords/goto>
、break
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/language-reference/keywords/break>
或 continue
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/language-reference/keywords/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。

其他技术请参考

* C# 编程指南
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/programming-guide/index>
* LINQ（语言集成查询）
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/programming-guide/concepts/linq/index>
* 匿名方法
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/programming-guide/statements-expressions-operators/anonymous-methods>
* 表达式树
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/programming-guide/concepts/expression-trees/index>
* 本地函数与 lambda 表达式比较
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/local-functions-vs-lambdas>
* 隐式类型化 lambda 表达式
<https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/implicitly-typed-lambda-expressions>
* Visual Studio 2008 C# 示例（请参阅 LINQ 示例查询文件和 XQuery 程序）
<https://code.msdn.microsoft.com/Visual-Studio-2008-C-d295cdba>
* 递归 lambda 表达式
<https://blogs.msdn.microsoft.com/madst/2007/05/11/recursive-lambda-expressions/>

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<https://www.cnblogs.com/SavionZhang/p/11229640.html>

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