LINQ-C#语言特性-与LINQ有关的语言特性
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LINQ-C#语言特性-与LINQ有关的语言特性
01-03 来源:
在说LINQ之前必须先说说几个重要的C#语言特性
一：与LINQ有关的语言特性
1.隐式类型
（1）源起
在隐式类型出现之前,
我们在声明一个变量的时候,
总是要为一个变量指定他的类型
甚至在foreach一个集合的时候，
也要为遍历的集合的元素，指定变量的类型
隐式类型的出现，
程序员就不用再做这个工作了。
（2）使用方法
来看下面的代码：
var a = 1; //int a = 1;
var b = "123";//string b = "123";
var myObj = new MyObj();//MyObj myObj = new MyObj()
上面的每行代码，与每行代码后面的注释，起到的作用是完全一样的
也就是说，在声明一个变量（并且同时给它赋值）的时候，完全不用指定变量的类型，只要一个var就解决问题了
（3）你担心这样写会降低性能吗？
我可以负责任的告诉你，这样写不会影响性能！
上面的代码和注释里的代码，编译后产生的IL代码（中间语言代码）是完全一样的
（编译器根据变量的值，推导出变量的类型，才产生的IL代码）
（4）这个关键字的好处：
你不用在声明一个变量并给这个变量赋值的时候，写两次变量类型
（这一点真的为开发者节省了很多时间）
在foreach一个集合的时候，可以使用var关键字来代替书写循环变量的类型
（5）注意事项
你不能用var关键字声明一个变量而不给它赋值
因为编译器无法推导出你这个变量是什么类型的。
2.匿名类型
(1)源起
创建一个对象，一定要先定义这个对象的类型吗？
不一定的！
来看看这段代码
（2）使用
var obj = new {Guid.Empty, myTitle = "匿名类型", myOtherParam = new int[] { 1, 2, 3, 4 } };
Console.WriteLine(obj.Empty);//另一个对象的属性名字，被原封不动的拷贝到匿名对象中来了。
Console.WriteLine(obj.myTitle);
Console.ReadKey();
new关键字之后就直接为对象定义了属性，并且为这些属性赋值
而且，对象创建出来之后，在创建对象的方法中，还可以畅通无阻的访问对象的属性
当把一个对象的属性拷贝到匿名对象中时，可以不用显示的指定属性的名字，这时原始属性的名字会被“拷贝”到匿名对象中
（3）注意
如果你监视变量obj，你会发现，obj的类型是Anonymous Type类型的
不要试图在创建匿名对象的方法外面去访问对象的属性！
（4）优点
这个特性在网站开发中，序列化和反序列化JSON对象时很有用
3.自动属性
（1）源起
为一个类型定义属性，我们一般都写如下的代码：
复制代码
public class MyObj2
{
private Guid _id;
private string _Title;
public Guid id
{
get { return _id; }
set { _id = value; }
}
public string Title
{
get { return _Title; }
set { _Title = value; }
}
}
复制代码
但很多时候，这些私有变量对我们一点用处也没有，比如对象关系映射中的实体类。
自C#3.0引入了自动实现的属性，
以上代码可以写成如下形式：
（2）使用
public class MyObj
{
public Guid id { get; set; }
public string Title { get; set; }
}
这个特性也和var关键字一样，是编译器帮我们做了工作，不会影响性能的
4.初始化器
（1）源起
我们创建一个对象并给对象的属性赋值，代码一般写成下面的样子
var myObj = new MyObj();
myObj.id = Guid.NewGuid();
myObj.Title = "allen";
自C#3.0引入了对象初始化器，
代码可以写成如下的样子
（2）使用
var myObj1 = new MyObj() { id = Guid.NewGuid(), Title = "allen" };
如果一个对象是有参数的构造函数
那么代码看起来就像这样
var myObj1 = new MyObj ("allen") { id = Guid.NewGuid(), Title = "allen" };
集合初始化器的样例代码如下：
var arr = new List() { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
（3）优点
我个人认为：这个特性不是那么amazing，
这跟我的编码习惯有关，集合初始化器也就罢了，
真的不习惯用对象初始化器初始化一个对象！
5.委托
（1）使用
我们先来看一个简单的委托代码
复制代码
delegate Boolean moreOrlessDelgate(int item);
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
var arr = new List() { 1, 2, 3, 4, 5, 6,7,8 };
var d1 = new moreOrlessDelgate(More);
Print(arr, d1);
Console.WriteLine("OK");
var d2 = new moreOrlessDelgate(Less);
Print(arr, d2);
Console.WriteLine("OK");
Console.ReadKey();
}
static void Print(List arr,moreOrlessDelgate dl)
{
foreach (var item in arr)
{
if (dl(item))
{
Console.WriteLine(item);
}
}
}
static bool More(int item)
{
if (item > 3)
{
return true;
}
return false;
}
static bool Less(int item)
{
if (item < 3)
{
return true;
}
return false;
}
}
复制代码
这段代码中
<1>首先定义了一个委托类型
delegate Boolean moreOrlessDelgate(int item);
你看到了，委托和类是一个级别的，确实是这样：委托是一种类型
和class标志的类型不一样，这种类型代表某一类方法。
这一句代码的意思是：moreOrlessDelgate这个类型代表返回值为布尔类型，输入参数为整形的方法
<2>有类型就会有类型的实例
var d1 = new moreOrlessDelgate(More);
var d2 = new moreOrlessDelgate(Less);
这两句就是创建moreOrlessDelgate类型实例的代码，
它们的输入参数是两个方法
<3>有了类型的实例，就会有操作实例的代码
Print(arr, d1);
Print(arr, d2);
我们把前面两个实例传递给了Print方法
这个方法的第二个参数就是moreOrlessDelgate类型的
在Print方法内用如下代码，调用委托类型实例所指向的方法
dl(item)
6.泛型
(1)为什么要有泛型
假设你是一个方法的设计者，
这个方法有一个传入参数，有一个返回值。
但你并不知道这个参数和返回值是什么类型的，
如果没有泛型，你可能把参数和返回值的类型都设定为Object了
那时，你心里肯定在想：反正一切都是对象，一切的基类都是Object
没错！你是对的！
这个方法的消费者，会把他的对象传进来（有可能会做一次装箱操作）
并且得到一个Object的返回值，他再把这个返回值强制类型转化为他需要的类型
除了装箱和类型转化时的性能损耗外，代码工作的很好！
那么这些性能损耗能避免掉吗？
有泛型之后就可以了！
（2）使用
<1>使用简单的泛型
先来看下面的代码：
复制代码
var intList = new List() { 1,2,3};
intList.Add(4);
intList.Insert(0, 5);
foreach (var item in intList)
{
Console.WriteLine(item);
}
Console.ReadKey();
复制代码
在上面这段代码中我们声明了一个存储int类型的List容器
并循环打印出了容器里的值
注意：如果这里使用Hashtable、Queue或者Stack等非泛型的容器
就会导致装箱操作，损耗性能。因为这些容器只能存储Object类型的数据
<2>泛型类型
List、Dictionary等泛型类型都是.net类库定义好并提供给我们使用的
但在实际开发中，我们也经常需要定义自己的泛型类型
来看下面的代码：
复制代码
public static class SomethingFactory
{
public static T InitInstance(T inObj)
{
if (false)//你的判断条件
{
//do what you want...
return inObj;
}
return default(T);
}
}
复制代码
这段代码的消费者如下：
var a1 = SomethingFactory.InitInstance(12);
Console.WriteLine(a1);
Console.ReadKey();
输出的结果为0
这就是一个自定义的静态泛型类型，
此类型中的静态方法InitInstance对传入的参数做了一个判断
如果条件成立，则对传入参数进行操作之后并把它返回
如果条件不成立，则返回一个空值
注意：
[1]
传入参数必须为指定的类型，
因为我们在使用这个泛型类型的时候，已经规定好它能接收什么类型的参数
但在设计这个泛型的时候，我们并不知道使用者将传递什么类型的参数进来
[2]
如果你想返回T类型的空值，那么请用default(T)这种形式
因为你不知道T是值类型还是引用类型，所以别擅自用null
<3>泛型约束
很多时候我们不希望使用者太过自由
我们希望他们在使用我们设计的泛型类型时
不要很随意的传入任何类型
对于泛型类型的设计者来说，要求使用者传入指定的类型是很有必要的
因为我们只有知道他传入了什么东西，才方便对这个东西做操作
让我们来给上面设计的泛型类型加一个泛型约束
代码如下：
public static class SomethingFactory where T:MyObj
这样在使用SomethingFactory的时候就只能传入MyObj类型或MyObj的派生类型啦
注意：
还可以写成这样
where T:MyObj,new()
来约束传入的类型必须有一个构造函数。
（3）泛型的好处
<1>算法的重用
想想看：list类型的排序算法，对所有类型的list集合都是有用的
<2>类型安全
<3>提升性能
没有类型转化了，一方面保证类型安全，另一方面保证性能提升
<4>可读性更好
这一点就不解释了
7.泛型委托
（1）源起
委托需要定义delgate类型
使用起来颇多不便
而且委托本就代表某一类方法
开发人员经常使用的委托基本可以归为三类，
哪三类呢？
请看下面：
（2）使用
<1>Predicate泛型委托
把上面例子中d1和d2赋值的两行代码改为如下：
//var d1 = new moreOrlessDelgate(More);
var d1 = new Predicate(More);
//var d2 = new moreOrlessDelgate(Less);
var d2 = new Predicate(Less);
把Print方法的方法签名改为如下：
//static void Print(List arr, moreOrlessDelgate dl)
static void Print(List arr, Predicate dl)
然后再运行方法，控制台输出的结果和原来的结果是一模一样的。
那么Predicate到底是什么呢？
来看看他的定义：
复制代码
// 摘要:
// 表示定义一组条件并确定指定对象是否符合这些条件的方法。
//
// 参数:
// obj:
// 要按照由此委托表示的方法中定义的条件进行比较的对象。
//
// 类型参数:
// T:
// 要比较的对象的类型。
//
// 返回结果:
// 如果 obj 符合由此委托表示的方法中定义的条件，则为 true；否则为 false。
public delegate bool Predicate(T obj);
复制代码
看到这个定义，我们大致明白了。
.net为我们定义了一个委托，
这个委托表示的方法需要传入一个T类型的参数，并且需要返回一个bool类型的返回值
有了它，我们就不用再定义moreOrlessDelgate委托了，
而且，我们定义的moreOrlessDelgate只能搞int类型的参数，
Predicate却不一样，它可以搞任意类型的参数
但它规定的还是太死了，它必须有一个返回值，而且必须是布尔类型的，同时，它必须有一个输入参数
除了Predicate泛型委托，.net还为我们定义了Action和Func两个泛型委托
<2>Action泛型委托
Action泛型委托限制的就不那么死了，
他代表了一类方法：
可以有0个到16个输入参数，
输入参数的类型是不确定的，
但不能有返回值，
来看个例子：
var d3 = new Action(noParamNoReturnAction);
var d4 = new Action(twoParamNoReturnAction);
注意：尖括号中int和string为方法的输入参数
复制代码
static void noParamNoReturnAction()
{
//do what you want
}
static void twoParamNoReturnAction(int a, string b)
{
//do what you want
}
复制代码
<3>Func泛型委托
为了弥补Action泛型委托，不能返回值的不足
.net提供了Func泛型委托，
相同的是它也是最多0到16个输入参数，参数类型由使用者确定
不同的是它规定要有一个返回值，返回值的类型也由使用者确定
如下示例：
var d5 = new Func(oneParamOneReturnFunc);
注意：string类型（最后一个泛型类型）是方法的返回值类型
static string oneParamOneReturnFunc(int a)
{
//do what you want
return string.Empty;
}
8.匿名方法
（1）源起
在上面的例子中
为了得到序列中较大的值
我们定义了一个More方法
var d1 = new Predicate(More);
然而这个方法，没有太多逻辑（实际编程过程中，如果逻辑较多，确实应该独立一个方法出来）
那么能不能把More方法中的逻辑，直接写出来呢？
C#2.0之后就可以了，
请看下面的代码：
（2）使用
复制代码
var arr = new List() { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 };
//var d1 = new moreOrlessDelgate(More);
//var d1 = new Predicate(More);
var d1 = new Predicate(delegate(int item)
{
//可以访问当前上下文中的变量
Console.WriteLine(arr.Count);
if (item > 3)
{
return true;
}
return false;
});
Print(arr, d1);
Console.WriteLine("OK");
复制代码
我们传递了一个代码块给Predicate的构造函数
其实这个代码块就是More函数的逻辑
（3）好处
<1>代码可读性更好
<2>可以访问当前上下文中的变量
这个用处非常大，
如果我们仍旧用原来的More函数
想要访问arr变量，势必要把arr写成类级别的私有变量了
用匿名函数的话，就不用这么做了。
9.Lambda表达式
（1）源起
.net的设计者发现在使用匿名方法时，
仍旧有一些多余的字母或单词的编码工作
比如delegate关键字
于是进一步简化了匿名方法的写法
（2）使用
List arr = new List() { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 };
arr.ForEach(new Action(delegate(int a) { Console.WriteLine(a); }));
arr.ForEach(new Action(a => Console.WriteLine(a)));
匿名方法的代码如下：
delegate(int a) { Console.WriteLine(a); }
使用lambda表达式的代码如下：
a => Console.WriteLine(a)
这里解释一下这个lambda表达式
<1>
a是输入参数，编译器可以自动推断出它是什么类型的，
如果没有输入参数，可以写成这样：
() => Console.WriteLine("ddd")
<2>
=>是lambda操作符
<3>
Console.WriteLine(a)是要执行的语句。
如果是多条语句的话，可以用{}包起来。
如果需要返回值的话，可以直接写return语句
10.扩展方法
（1）源起
如果想给一个类型增加行为，一定要通过继承的方式实现吗？
不一定的！
（2）使用
来看看这段代码：
public static void PrintString(this String val)
{
Console.WriteLine(val);
}
消费这段代码的代码如下：
var a = "aaa";
a.PrintString();
Console.ReadKey();
我想你看到扩展方法的威力了。
本来string类型没有PrintString方法
但通过我们上面的代码，就给string类型"扩展"了一个PrintString方法
（1）先决条件
<1>扩展方法必须在一个非嵌套、非泛型的静态类中定义
<2>扩展方法必须是一个静态方法
<3>扩展方法至少要有一个参数
<4>第一个参数必须附加this关键字作为前缀
<5>第一个参数不能有其他修饰符（比如ref或者out）
<6>第一个参数不能是指针类型
（2）注意事项
<1>跟前面提到的几个特性一样，扩展方法只会增加编译器的工作，不会影响性能（用继承的方式为一个类型增加特性反而会影响性能）
<2>如果原来的类中有一个方法，跟你的扩展方法一样（至少用起来是一样），那么你的扩展方法奖不会被调用，编译器也不会提示你
<3>扩展方法太强大了，会影响架构、模式、可读性等等等等....
11.迭代器
· （1）使用
我们每次针对集合类型编写foreach代码块，都是在使用迭代器
这些集合类型都实现了IEnumerable接口
都有一个GetEnumerator方法
但对于数组类型就不是这样
编译器把针对数组类型的foreach代码块
替换成了for代码块。
来看看List的类型签名：
public class List : IList, ICollection, IEnumerable, IList, ICollection, IEnumerable
IEnumerable接口，只定义了一个方法就是：
IEnumerator GetEnumerator();
（2）迭代器的优点：
假设我们需要遍历一个庞大的集合
只要集合中的某一个元素满足条件
就完成了任务
你认为需要把这个庞大的集合全部加载到内存中来吗？
当然不用（C#3.0之后就不用了）！
来看看这段代码：
复制代码
static IEnumerable GetIterator()
{
Console.WriteLine("迭代器返回了1");
yield return 1;
Console.WriteLine("迭代器返回了2");
yield return 2;
Console.WriteLine("迭代器返回了3");
yield return 3;
}
复制代码
消费这个函数的代码如下：
复制代码
foreach (var i in GetIterator())
{
if (i == 2)
{
break;
}
Console.WriteLine(i);
}
Console.ReadKey();
复制代码
输出结果为：
迭代器返回了1
1
迭代器返回了2
大家可以看到：
当迭代器返回2之后，foreach就退出了
并没有输出“迭代器返回了3”
也就是说下面的工作没有做。
（3）yield 关键字
MSDN中的解释如下：
在迭代器块中用于向枚举数对象提供值或发出迭代结束信号。
也就是说，我们可以在生成迭代器的时候，来确定什么时候终结迭代逻辑
上面的代码可以改成如下形式：
复制代码
static IEnumerable GetIterator()
{
Console.WriteLine("迭代器返回了1");
yield return 1;
Console.WriteLine("迭代器返回了2");
yield break;
Console.WriteLine("迭代器返回了3");
yield return 3;
}
复制代码
(4)注意事项
<1>做foreach循环时多考虑线程安全性
在foreach时不要试图对被遍历的集合进行remove和add等操作
任何集合，即使被标记为线程安全的，在foreach的时候，增加项和移除项的操作都会导致异常
（我在这里犯过错）
<2>IEnumerable接口是LINQ特性的核心接口
只有实现了IEnumerable接口的集合
才能执行相关的LINQ操作，比如select,where等
这些操作，我们接下来会讲到。
二：LINQ
1.查询操作符
（1）源起
.net的设计者在类库中定义了一系列的扩展方法
来方便用户操作集合对象
这些扩展方法构成了LINQ的查询操作符
（2）使用
这一系列的扩展方法，比如：
Where，Max，Select，Sum，Any，Average，All，Concat等
都是针对IEnumerable的对象进行扩展的
也就是说，只要实现了IEnumerable接口，就可以使用这些扩展方法
来看看这段代码：
List arr = new List() { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 };
var result = arr.Where(a => { return a > 3; }).Sum();
Console.WriteLine(result);
Console.ReadKey();
这段代码中，用到了两个扩展方法。
<1>
Where扩展方法，需要传入一个Func类型的泛型委托
这个泛型委托，需要一个int类型的输入参数和一个布尔类型的返回值
我们直接把a => { return a > 3; }这个lambda表达式传递给了Where方法
a就是int类型的输入参数，返回a是否大于3的结果。
<2>
Sum扩展方法计算了Where扩展方法返回的集合的和。
（3）好处
上面的代码中
arr.Where(a => { return a > 3; }).Sum();
这一句完全可以写成如下代码：
(from v in arr where v > 3 select v).Sum();
而且两句代码的执行细节是完全一样的
大家可以看到,第二句代码更符合语义，更容易读懂
第二句代码中的where，就是我们要说的查询操作符。
（4）标准查询操作符说明
<1>过滤
Where
用法：arr.Where(a => { return a > 3; })
说明：找到集合中满足指定条件的元素
OfType
用法：arr.OfType()
说明：根据指定类型，筛选集合中的元素
<2>投影
Select
用法：arr.Select(a => a.ToString());
说明：将集合中的每个元素投影的新集合中。上例中：新集合是一个IEnumerable的集合
SelectMany
用法：arr.SelectMany(a => { return new List() { "a", a.ToString() }; });
说明：将序列的每个元素投影到一个序列中，最终把所有的序列合并
<3>还有很多查询操作符，请翻MSDN，以后有时间我将另起一篇文章把这些操作符写全。
2.查询表达式
（1）源起
上面我们已经提到，使用查询操作符表示的扩展方法来操作集合；
虽然已经很方便了，但在可读性和代码的语义来考虑，仍有不足；
于是就产生了查询表达式的写法。
虽然这很像SQL语句，但他们却有着本质的不同。
（2）用法
from v in arr where v > 3 select v
这就是一个非常简单的查询表达式
（3）说明：
先看一段伪代码：
from [type] id in source
[join [type] id in source on expr equals expr [into subGroup]]
[from [type] id in source | let id = expr | where condition]
[orderby ordering,ordering,ordering...]
select expr | group expr by key
[into id query]
<1>第一行的解释：
type是可选的，
id是集合中的一项，
source是一个集合，
如果集合中的类型与type指定的类型不同则导致强制类型转化
<2>第二行的解释：
一个查询表达式中可以有0个或多个join子句，
这里的source可以是一个全新的集合，可以不等于第一句中的source
expr可以是一个表达式
[into subGroup] subGroup是一个中间变量，
它继承自IGrouping，代表一个分组，也就是说“一对多”里的“多”
可以通过这个变量得到这一组包含的对象个数，以及这一组对象的键
比如：
复制代码
from c in db.Customers
join o in db.Orders on c.CustomerID
equals o.CustomerID into orders
select new
{
c.ContactName,
OrderCount = orders.Count()
};
复制代码
<3>第三行的解释：
一个查询表达式中可以有1个或多个from子句
一个查询表达式中可以有0个或多个let子句，let子句可以创建一个临时变量
比如：
from u in users
let number = Int32.Parse(u.Username.Substring(u.Username.Length - 1))
where u.ID < 9 && number % 2 == 0
select u
一个查询表达式中可以有0个或多个where子句，where子句可以指定查询条件
<4>第四行的解释：
一个查询表达式可以有0个或多个排序方式
每个排序方式以逗号分割
<5>第五行的解释：
一个查询表达式必须以select或者group by结束
select后跟要检索的内容
group by 是对检索的内容进行分组
比如：
from p in db.Products
group p by p.CategoryID into g
select new { g.Key, NumProducts = g.Count()};
<6>第六行的解释：
最后一个into子句起到的作用是
将前面语句的结果作为后面语句操作的数据源
比如：
复制代码
from p in db.Employees
select new
{
LastName = p.LastName,
TitleOfCourtesy = p.TitleOfCourtesy
} into EmployeesList
orderby EmployeesList.TitleOfCourtesy ascending
select EmployeesList;
复制代码
三：参考资料
《LINQ实战》
《深入理解C#》第二版
《CLR VIA C#》第三版
《C# 高级编程》第四版
还有很多网络上的文章，就不一一例举了
四：修改记录
1.2013-02-12夜
（1）完成了第一部分的大多数内容
（2）修改了文章的排版
（3）通读了第一部分，修改了一些读起来不通顺的语句，修改了错别字
2.2013-02-26夜
（1）完成了第二部分的内容
（2）删掉了表达式树的内容【文章篇幅实在太长了】
（3）完善了第一部分的内容
2.2013-02-27晨
（1）修改了一些错别字
3.2017-03-02午后
（1）修改了几个错别字，几个标点符号
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