匿名函数 & Lambda 表达式

秒速五厘米 2022-09-19 00:24 212阅读 0赞

# 匿名方法（C\# 编程指南） #

在 2.0 之前的 C\# 版本中，声明[委托][Link 1]的唯一方法是使用[命名方法][Link 2]。 C\# 2.0 引入了匿名方法，而在 C\# 3.0 及更高版本中，Lambda 表达式取代了匿名方法，作为编写内联代码的首选方式。 不过，本主题中有关匿名方法的信息同样也适用于 Lambda 表达式。 有一种情况下，匿名方法提供了 Lambda 表达式中所没有的功能。 您可使用匿名方法来忽略参数列表。 这意味着匿名方法可转换为具有各种签名的委托。 这对于 Lambda 表达式来说是不可能的。 有关 lambda 表达式的更多特定信息，请参见[Lambda 表达式（C\# 编程指南）][Lambda _C_]。

要将代码块传递为委托参数，创建匿名方法则是唯一的方法。 这里是两个示例：

C\#

// Create a handler for a click event.
    button1.Click += delegate(System.Object o, System.EventArgs e)
                       { System.Windows.Forms.MessageBox.Show("Click!"); };

C\#

// Create a delegate.
    delegate void Del(int x);
    
    // Instantiate the delegate using an anonymous method.
    Del d = delegate(int k) { /* ... */ };

通过使用匿名方法，由于您不必创建单独的方法，因此减少了实例化委托所需的编码系统开销。

例如，如果创建方法所需的系统开销是不必要的，则指定代码块（而不是委托）可能非常有用。 启动新线程即是一个很好的示例。 无需为委托创建更多方法，线程类即可创建一个线程并且包含该线程执行的代码。

C\#

void StartThread()
    {
        System.Threading.Thread t1 = new System.Threading.Thread
          (delegate()
                {
                    System.Console.Write("Hello, ");
                    System.Console.WriteLine("World!");
                });
        t1.Start();
    }

[备注][Link 3]

--------------------

匿名方法的参数的范围是“*匿名方法块*”。

如果目标在块外部，那么，在匿名方法块内使用跳转语句（如 [goto][]、[break][] 或 [continue][]）是错误的。 如果目标在块内部，在匿名方法块外部使用跳转语句（如 goto、break 或 continue）也是错误的。

如果局部变量和参数的范围包含匿名方法声明，则该局部变量和参数称为该匿名方法的“*外部*”变量。 例如，下面代码段中的n 即是一个外部变量：

C\#

int n = 0;
    Del d = delegate() { System.Console.WriteLine("Copy #:{0}", ++n); };

外部变量的引用n被认为是*捕获*在创建委托时。 与本地变量不同，捕获的变量的生存期内扩展，直到引用该匿名方法委托被垃圾回收。

匿名方法不能访问外部范围的 [ref][] 或 [out][] 参数。

在“*匿名方法块*”中不能访问任何不安全代码。

在 [is][] 运算符的左侧不允许使用匿名方法。

[示例][Link 3]

--------------------

下面的示例演示实例化委托的两种方法：

*  使委托与匿名方法关联。
 *  使委托与命名方法 (DoWork) 关联。

两种方法都会在调用委托时显示一条消息。

C\#

// Declare a delegate.
    delegate void Printer(string s);
    
    class TestClass
    {
        static void Main()
        {
            // Instantiate the delegate type using an anonymous method.
            Printer p = delegate(string j)
            {
                System.Console.WriteLine(j);
            };
    
            // Results from the anonymous delegate call.
            p("The delegate using the anonymous method is called.");
    
            // The delegate instantiation using a named method "DoWork".
            p = new Printer(TestClass.DoWork);
    
            // Results from the old style delegate call.
            p("The delegate using the named method is called.");
        }
    
        // The method associated with the named delegate.
        static void DoWork(string k)
        {
            System.Console.WriteLine(k);
        }
    }
    /* Output:
        The delegate using the anonymous method is called.
        The delegate using the named method is called.
    */

# Lambda 表达式（C\# 编程指南） #

Lambda 表达式是一个可用于创建[委托][Link 4]或[表达式树][Link 5]类型的匿名函数。 通过使用 lambda 表达式，可以写入可作为参数或返回为函数调用值的本地函数。 Lambda 表达式对于编写 LINQ 查询表达式特别有用。

若要创建 Lambda 表达式，必须在 Lambda 运算符 [=>][Link 6] 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，lambda 表达式 x => x \* x 指定名为 x 的参数并返回 x 的平方。 您可以按照以下示例将此表达式分配给委托类型：

C\#

delegate int del(int i);
    static void Main(string[] args)
    {
        del myDelegate = x => x * x;
        int j = myDelegate(5); //j = 25
    }

创建表达式树类型：

C\#

using System.Linq.Expressions;
    
    namespace ConsoleApplication1
    {
        class Program
        {
            static void Main(string[] args)
            {
                Expression<del> myET = x => x * x;
            }
        }
    }

=> 运算符具有与赋值运算符 (=) 相同的优先级，并且是右结合运算符。

Lambda 在基于方法的 LINQ 查询中用作标准查询运算符方法（如 [Where][]）的参数。

使用基于方法的语法在 [Enumerable][] 类中调用 [Where][] 方法时（像在 LINQ to Objects 和 LINQ to XML 中那样），参数是委托类型 [System.Func<T, TResult>][System.Func_T_ TResult]。 使用 Lambda 表达式创建委托最为方便。 例如，当您在 [System.Linq.Queryable][] 类中调用相同的方法时（如在 LINQ to SQL 中执行调用一样），则参数类型是 [System.Linq.Expressions.Expression][]<Func>，其中 Func 是包含至多十六个输入参数的任何 Func 委托。 同样，Lambda 表达式只是一种用于构造表达式树的非常简练的方式。 尽管事实上通过 Lambda 创建的对象的类型是不同的，但 Lambda 使得 **Where** 调用看起来类似。

在前面的示例中，请注意委托签名具有一个 int 类型的隐式类型输入参数，并返回 int。 可以将 Lambda 表达式转换为该类型的委托，因为该表达式也具有一个输入参数 (x)，以及一个编译器可隐式转换为 int 类型的返回值。（以下几节中将对类型推理进行详细讨论。）使用输入参数 5 调用委托时，它将返回结果 25。

在 [is][] 或 [as][] 运算符的左侧不允许使用 Lambda。

适用于匿名方法的所有限制也适用于 Lambda 表达式。 有关详细信息，请参阅 [匿名方法（C\# 编程指南）][Link 3]。

[Lambda 表达式][Lambda _C_]

--------------------

表达式在右边的 Lambda 表达式称为“Lambda 表达式”。 Lambda 表达式在构造[表达式树（C\# 和 Visual Basic）][Link 5]时广泛使用。 Lambda 表达式返回表达式的结果，并采用以下基本形式：

(input parameters) => expression

只有在 Lambda 有一个输入参数时，括号才是可选的；否则括号是必需的。 两个或更多输入参数由括在括号中的逗号分隔：

C\#

(x, y) => x == y

有时，编译器难于或无法推断输入类型。 如果出现这种情况，您可以按以下示例中所示方式显式指定类型：

C\#

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

使用空括号指定零个输入参数：

C\#

() => SomeMethod()

在上一个示例中，请注意 Lambda 表达式的主体可以包含方法调用。 但是，如果要创建将在另一个域（比如 SQL Server）中使用的表达式树，则不应在 Lambda 表达式中使用方法调用。 方法在 .NET 公共语言运行时上下文的外部将没有意义。

[Lambda 语句][Lambda _C_]

--------------------

Lambda 语句与 Lambda 表达式类似，只是语句括在大括号中：

(input parameters) => {statement;}

Lambda 语句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语句。

C\#

delegate void TestDelegate(string s);
    …
    TestDelegate myDel = n => { string s = n + " " + "World"; Console.WriteLine(s); };
    myDel("Hello");

像匿名方法一样，Lambda 语句无法用于创建表达式树。

[异步 Lambda][Lambda _C_]

--------------------

可以通过使用 [async][] 和 [await][] 关键字轻松创建包含异步处理的 lambda 表达式和语句。 例如，下列 Windows 窗体示例包含可调用和等待一个异步方法的事件处理程序，ExampleMethodAsync。

C\#

public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }
    
        private async void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            // ExampleMethodAsync returns a Task.
            await ExampleMethodAsync();
            textBox1.Text += "\r\nControl returned to Click event handler.\r\n";
        }
    
        async Task ExampleMethodAsync()
        {
            // The following line simulates a task-returning asynchronous process.
            await Task.Delay(1000);
        }
    }

您可以使用异步 lambda 添加同一个事件处理程序。 要添加此处理程序，请在 lambda 参数列表前添加一个 async 修饰符，如下例所示。

C\#

public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
            button1.Click += async (sender, e) =>
            {
                // ExampleMethodAsync returns a Task.
                await ExampleMethodAsync();
                textBox1.Text += "\r\nControl returned to Click event handler.\r\n";
            };
        }
    
        async Task ExampleMethodAsync()
        {
            // The following line simulates a task-returning asynchronous process.
            await Task.Delay(1000);
        }
    }

有关如何创建和使用异步方法的更多信息，请参阅 [使用 Async 和 Await 的异步编程（C\# 和 Visual Basic）][Async _ Await _C_ _ Visual Basic]。

[带有标准查询运算符的 Lambda][Lambda _C_]

--------------------

许多标准查询运算符都具有输入参数，其类型是泛型委托的 [Func<T, TResult>][System.Func_T_ TResult] 系列的其中之一。 [Func<T, TResult>][System.Func_T_ TResult] 委托使用类型参数定义输入参数的数目和类型，以及委托的返回类型。 **Func** 委托对于封装应用于一组源数据中每个元素的用户定义表达式非常有用。 例如，假设有以下委托类型：

C\#

public delegate TResult Func<TArg0, TResult>(TArg0 arg0)

可以将委托实例化为 Func<int,bool> myFunc，其中 int 是输入参数，bool 是返回值。 始终在最后一个类型参数中指定返回值。 **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。 在调用下面的 **Func**委托时，该委托将返回 true 或 false 以指示输入参数是否等于 5：

C\#

Func<int, bool> myFunc = x => x == 5;
    bool result = myFunc(4); // returns false of course

当参数类型为 **Expression<Func>** 时，您也可以提供 Lambda 表达式，例如在 System.Linq.Queryable 内定义的标准查询运算符中。 如果指定 **Expression<Func>** 参数，Lambda 将编译为表达式树。

此处显示了一个标准查询运算符，[Count][] 方法：

C\#

int[] numbers = { 5, 4, 1, 3, 9, 8, 6, 7, 2, 0 };
    int oddNumbers = numbers.Count(n => n % 2 == 1);

编译器可以推断输入参数的类型，或者您也可以显式指定该类型。 这个特别的 Lambda 表达式将计算整数 (n) 的数量，这些整数除以 2 时余数为 1。

以下方法将生成一个序列，其中包含 numbers 数组中在 9 左侧的所有元素，因为它是序列中不满足条件的第一个数字：

C\#

var firstNumbersLessThan6 = numbers.TakeWhile(n => n < 6);

此示例演示如何通过将输入参数括在括号中来指定多个输入参数。 该方法将返回数字数组中的所有元素，直至遇到一个值小于其位置的数字为止。 不要将 Lambda 运算符 (=>) 与大于等于运算符 (>=) 混淆。

C\#

var firstSmallNumbers = numbers.TakeWhile((n, index) => n >= index);

[Lambda 中的类型推理][Lambda _C_]

--------------------

在编写 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、基础委托类型以及 C\# 语言规范中描述的其他因素推断类型。 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的类型。 因此，如果要查询**IEnumerable<Customer>**，则输入变量将被推断为 Customer 对象，这意味着您可以访问其方法和属性：

C\#

customers.Where(c => c.City == "London");

Lambda 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，因为常规类型系统没有“Lambda 表达式”这一内部概念。但是，有时会不正式地论及 Lambda 表达式的“类型”。 在这些情况下，类型是指委托类型或 Lambda 表达式所转换为的 [Expression][System.Linq.Expressions.Expression] 类型。

[Lambda 表达式中的变量范围][Lambda _C_]

--------------------

Lambda 可以引用“外部变量”，这些变量位于在其中定义 Lambda 的封闭方法或类型的范围内。 将会存储通过这种方法捕获的变量以供在 Lambda 表达式中使用，即使变量将以其他方式超出范围或被作为垃圾回收。 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：

C\#

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
            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.
            bool result = test.del2(10);
    
            // Output: True
            Console.WriteLine(result);
               
            Console.ReadKey();
        }
    }

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超出范围为止。
 *  在外部方法中看不到 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 ref 或 out 参数。
 *  Lambda 表达式中的返回语句不会导致封闭方法返回。
 *  Lambda 表达式不能包含其目标位于所包含匿名函数主体外部或内部的 goto 语句、break 语句或 continue 语句。

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[Link 1]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/900fyy8e.aspx
[Link 2]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/98dc08ac.aspx
[Lambda _C_]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/bb397687.aspx
[Link 3]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/0yw3tz5k.aspx
[goto]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/13940fs2.aspx
[break]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/adbctzc4.aspx
[continue]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/923ahwt1.aspx
[ref]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/14akc2c7.aspx
[out]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/t3c3bfhx.aspx
[is]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/scekt9xw.aspx
[Link 4]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/ms173172.aspx
[Link 5]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/bb397951.aspx
[Link 6]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/bb311046.aspx
[Where]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.linq.enumerable.where.aspx
[Enumerable]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.linq.enumerable.aspx
[System.Func_T_ TResult]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/bb549151.aspx
[System.Linq.Queryable]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.linq.queryable.aspx
[System.Linq.Expressions.Expression]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.linq.expressions.expression.aspx
[as]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/cscsdfbt.aspx
[async]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/hh156513.aspx
[await]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/hh156528.aspx
[Async _ Await _C_ _ Visual Basic]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/hh191443.aspx
[Count]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.linq.enumerable.count.aspx