C# Lambda Expressions

1.          Lambda简介

一个Lambda Expression  (译为Lambda式) 就是一个包含若干表达式和语句的匿名函数。可以被用作创建委托对象或表达式树类型。

 

所有的Lambda式都使用操作符“=>“，表示“goes to (转变为)”。操作符左边部分是输入参数表，右边部分是表达式或语句块。x => x * x 读成“x转变为x 乘x”。

Lambda式可以被赋值给一个委托类型：

例1

delegate int del(int i);

del myDelegate = x => x * x;

int j = myDelegate(5); //j = 25

也可以被用于创建一个表达式树类型：

例2

using System.Linq.Expressions;

//…

Expression<del> = x => x *x;

操作符“=>”具有和“=”一样的运算优先级，且为右相关（右边先执行）。

 

在例1中，我们注意到委托的定义中有一个int类型的输入参数以及int类型的返回值。例子中的Lambda式中并没有任何类型的声明。是编译器为我们做了相应的隐式数据类型转换：输入参数类型能够从委托的输入参数类型隐式转换，返回类型能够被隐式转换为委托的返回类型。

 

Lambda式不允许作为“is”和“as”操作符的左操作数出现。也就是

del myDelegate = x => x * x as string;      //error

 

所有对于匿名方法的约束也同样适用于Lambda式。请参阅Anonymous Methods (C# Programming Guide).

 

2.  表达式Lambda

由一个计算表达式组成的一个Lambda式称之为表达式Lambda。表达式Lambda常被用于构造表达式树。一个表达式Lambda返回计算表达式运算的结果。

基本结构：

(input parameters) => expression

如果只有一个输入参数时，括号可以省略。如果具有一个以上的输入参数，必需加上括号。

(x) => x * x 等于 x => x * x

(x, y) => x == y

可以显式指定输入参数的类型

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

也可以没有任何输入参数

() => SomeMethod1()

上面这段代码在Lambda式中调用了一个方法。需要注意的是，如果在创建会被其他方使用的表达式树的时候，不宜在Lambda式中执行方法调用。比如：在SQL Server内执行。

一般来说，让一个方法在原先设计的上下文环境以外执行没有意义，也不能真正工作。

 

3.  语句Lambda

语句Lambda和表达式Lambda非常相似，只是语句被包含在大括号内：

(input parameters) => {statement;}

大括号中的语句可以是任意多条，也可以写成多行（定义一个Lambda式也就是在定义一个匿名方法）：

TestDelegate myDel = n => { string s = n + " " + "World";

                          Console.WriteLine(s); };

当然语句Lambda跟匿名方法一样，无法用于创建表达式树。

 

4.  类型猜测

当编写一个Lambda式的时候，我们通常不需要明确指定输入参数的类型。因为编译器会根据Lambda体的实现，以及委托的定义来猜测类型。

举例：如果要从一个List<int>中删除小于100的元素

lst.RemoveAll(i => i < 100);       //i会被猜测为int

 

通常的猜测规则如下：

·         Lambda式必须包含与委托定义中相等数量的输入参数；

·         每个Lambda式的输入参数必须能够隐式转换成委托定义中所要求的输入参数；

·         Lambda式的返回值必须能够隐式转换成委托定义中的返回值。

注意：由于目前在common type system中还没有一个“Lambda式类型”的类型。如果在有些场合提到“Lambda式的类型”，那通常表示委托的定义或者是Expression<>类型。

 

5.  Lambda式中的变量作用域

在Lambda式定义中可以引用外部变量。只要是在定义处能够访问到的变量，都可以在Lambda式中引用。

Lambda式的定义仅仅是定义一个匿名方法，最终会生成一个委托对象。外部变量的引用将被“捕获”到委托对象内部，将会伴随委托对象的整个生命周期。在委托对象生命周期结束之前该变量都不会被垃圾回收。就算外部变量已经超过了原来的作用域，也还能继续在Lambda式中使用。所有会被引用的外部变量必须在Lambda式定义之前被显式赋值。见下例

    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 //注意j在del的执行过程中被修改

            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. //j的引用超出了原先定义的作用域

            bool result = test.del2(10);

 

            // Output: True

            Console.WriteLine(result);

           

            Console.ReadKey();

        }

    }

 

下面是关于变量作用域的规则：

·         被“捕获”的变量在委托的生命周期结束前都不会被垃圾回收；

·         在Lambda式内部定义的变量对外不可见；

·         Lambda式无法直接捕获一个具有ref或out描述的参数变量；

·         Lambda式中的return语句不会导致当前所在的方法返回；

·         Lambda式中不允许包含会导致跳当前执行范围的goto，break 或 continue语句。

 

6.  总结

Lambda式可以说就是另外一种形式的匿名方法。用在某些地方，会使代码更加简洁。

定义一个Lambda式本质上就是定义一个委托的实现体。