.Net 如何实现 LINQ~

本文内容

• 引入
• 实现 LINQ 的两个前提
  • 扩展方法
  • λ 表达式
• LINQ
• 参考资料

本文说明 LINQ 是如何实现的，知道这点，才能更好地使用它~

如果你刚接触 LINQ，那么可能不会那么快就理解。因为，LINQ 涉及的技术比较多，可以说它是众多技术的集大成者，因此使用 LINQ 需要你对几个知识点有一定认识，包括泛型委托、扩展方法、匿名函数、λ 表达式（Lambda 表达式），在此基础上，才可能灵活运用 LINQ。这也是为什么 LINQ 在 VS 2008 才出现，而不是之前。

最好是，先学习泛型委托，再通过学习 System.Array 类提高对匿名函数和 λ 表达式的理解。

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引入

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如果有一个关于一级方程式赛车冠军 Racer 的集合 ，Racer 包括赛车手的姓名、国家、冠军次数等属性，要想对这个集合操作，比如检索、排序等等，在 C# 3.0 以前，我们要想知道 Brazil 这个国家的冠军都有谁，并且按降序排序，代码如下所示：

IEnumerable<Racer> brazilChampions = champions.Where(
   delegate(Racer r)
   {
       return r.Country == "Brazil";
   }).OrderByDescending(
   delegate(Racer r)
   {
       return r.Wins;
   }).Select(
   delegate(Racer r)
   {
       return r;
   });

其中，champions 是冠军集合。

注意：where、OrderByDescending、Select 函数都把委托作为函数参数，链式调用最后会返回一个可用 foreach 语句迭代的 IEnumerable 可枚举对象 brazilChampions。

虽然上面代码看上去还可以，但是，有 delegate 关键字、有形式参数，还不够简洁。是否可以没有这些啰嗦的东西呢？估计你也想到了——λ 表达式！代码如下所示：

IEnumerable<Racer> brazilChampions = champions.
   Where(r => r.Country == "Brazil").
   OrderByDescending(r => r.Wins).
   Select(r => r);

嗯，简洁多了~可我们又想了，既然是查询，那能不能像数据库查询那样写个 SQL 语句呢？比如：select * from champions t where t.country="Brazil" orderby desc 或类似形式，SQL 中有谓词~

当然有，这就是 LINQ~

但 LINQ 不是一下冒出来的，它有个过程，这也是为什么 LINQ 在 VS 2008 才出现，而不是之前。

了解如何实现 LINQ，才能更好地使用它~

 

实现 LINQ 的两个前提

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要想了解 LINQ 是如何实现的，需要知道两个必要的技术点：扩展方法和 λ 表达式。当然，还涉及到泛型委托。

扩展方法

其实，扩展方法并不陌生，我第一次注意这个用法是在 Ext.Net，它的项目里有个工具类程序集。其中的字符串工具类 StringUtils ，如判断字符串是否为“空”，无论是 null，还是长度为 0 都返回 true，从而扩展 .Net 的字符串操作。如下所示 StringUtils 工具类的代码片段：

public static class StringUtils
{
    /// <summary>
    /// Determine is the string is null or empty.
    /// </summary>
    /// <param name="text"></param>
    /// <returns></returns>
    public static bool IsEmpty(this string text)
    {
        return string.IsNullOrEmpty(text);
    }

    /// <summary>
    /// Determine is the string is NOT null or empty.
    /// </summary>
    /// <param name="text"></param>
    /// <returns></returns>
    public static bool IsNotEmpty(this string text)
    {
        return !text.IsEmpty();
    }

    ……

    /// <summary>
    ///
    /// </summary>
    /// <param name="text"></param>
    /// <param name="pattern"></param>
    /// <returns></returns>
    public static bool Test(this string text, string pattern)
    {
        return Regex.IsMatch(text, pattern);
    }

    /// <summary>
    ///
    /// </summary>
    /// <param name="text"></param>
    /// <param name="pattern"></param>
    /// <param name="options"></param>
    /// <returns></returns>
    public static bool Test(this string text, string pattern, RegexOptions options)
    {
        return Regex.IsMatch(text, pattern, options);
    }

    ……

 }

显然，.Net 没有对字符串提供 IsEmpty 和 Test 方法（其实，.Net 提供了 string.IsNullOrEmpty 方法），但如果在你的程序集中定义了这个类，那么就能在你的代码中对字符串用“.”直接调用这些方法，如 "helloworld".IsEmpty()。

注意，StringUtils 是静态类。静态类主要是为了共享，静态类的成员也必须是静态的。静态类一般在程序加载的时候被构造。静态类可以有构造函数，但只被调用一次。这样，在你的代码中就不需要实例化这个类，更重要的是，对函数参数 string 类型使用了 this 关键字。

因为，所有的泛型集合都继承了 IEnumerable<T> 接口，这样，我们自定义过滤函数 Where，对 IEnumerable<T> 用扩展方法。如下所示，泛型集合根据指定条件返回符合条件的集合：

public static IEnumerable<T> Where(this IEnumerable<T> source, Func<T, bool> predicate)
{
    foreach (T item in source)
    {
        if (predicate(item))
            yield return item;
    }
}

其中，函数 Where 有两个参数：一个是带 this 的 IEnumerable<T>，另一个是 .net 提供的只有两个输入参数的带返回值的泛型委托 Func<T, TResult>。这样，对任何泛型集合调用 Where 方法都相当于：

champions.Where(Func<T, bool> predicate)

如：

IEnumerable<Racer> brazilChampions = champions.Where(
   delegate(Racer r)
   {
       return r.Country == "Brazil";
   });

既然自定义的泛型集合 Where 方法返回了 IEnumerable<T> 类型，我们当然可以再定义一个对泛型集合的排序函数，比如叫 OrderByDescending(this IEnumerable<T> source, Func<T, int> predicate)。

因为自定义函数 Where 的返回类型，也是函数 OrderByDescending 的输入类型，所以它们能形成一个调用链。

λ 表达式

C# 3.0 引入了一个新的语法——λ 表达式（Lambda 表达式）。λ 演算背后是有数学基础的，也就是说，函数声明，包括函数名、形参、返回类型等等都是可以没有的，直接函数体。在对泛型集合调用上面自定义的 Where 函数时，就可以这样写：

IEnumerable<Racer> brazilChampions = champions.Where(r => r.Country == "Brazil");

其中，r 并没有定义。这下代码，简洁多了。

前面说了扩展方法和 λ 表达式，现在离 LINQ 近了。

 

LINQ

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我们希望 LINQ 跟 SQL 一样，也有类 select、where、group by、order by 这些关键字，编译器只要把这些关键字映射到相应的扩展方法上就行了。

而 LINQ 的关键字跟 SQL 很像，比如 from、where、orderby、descending 和 select 等。

上面的泛型查询，改成 LINQ 如下所示：

var query = from r in champions
            where r.Country == "Brazil"
            orderby r.Wins descending
            select r;

其中，

• 1，

where r.Country == "Brazil"

转换成

Where(r=>r.country=="Brazil")；

• 2，

orderby r.Wins descending

转换成

OrderByDescending(r=>r.Wins)

• 3，

select r

转换成

Select()

LINQ 查询必须以 from 子句开始，以 select 或 group 子句结束。在这两个子句之间，可以使用 where、orderby、jion 和其他 from 子句。

LINQ 的具体用法你就得自己研究了，不在本文讨论范围内~

 

参考资料

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• .NET C# 声明、实例化和使用委托以及委托在 C# 中的发展
• 没有 Lambda 演算何来匿名函数——匿名函数（匿名方法和 Lambda）、委托、LINQ
• wiki λ演算
• Database SQL Language Reference
• .NET Framework System.Array.Sort 演示

 

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