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| LINQ-C#语言特性-与LINQ有关的语言特性 |
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<int>() { 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<int>() { 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<int> 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<int>() { 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<T>、Dictionary<TKey, TValue>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<T> { 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<int>.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<T> 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<int>(More); //var d2 = new moreOrlessDelgate(Less); var d2 = new Predicate<int>(Less); 把Print方法的方法签名改为如下： //static void Print(List<int> arr, moreOrlessDelgate<int> dl) static void Print(List<int> arr, Predicate<int> 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<in T>(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<int, string>(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<int, string>(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<int>(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<int>() { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 }; //var d1 = new moreOrlessDelgate(More); //var d1 = new Predicate<int>(More); var d1 = new Predicate<int>(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<int> arr = new List<int>() { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 }; arr.ForEach(new Action<int>(delegate(int a) { Console.WriteLine(a); })); arr.ForEach(new Action<int>(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<T> : IList<T>, ICollection<T>, IEnumerable<T>, IList, ICollection, IEnumerable IEnumerable接口，只定义了一个方法就是： IEnumerator<T> 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<int> 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<int> 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<int> arr = new List<int>() { 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<int,bool>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<int>() 说明：根据指定类型，筛选集合中的元素 <2>投影 Select 用法：arr.Select<int, string>(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<String>的集合 SelectMany 用法：arr.SelectMany<int, string>(a => { return new List<string>() { "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 |
