Lambda 表達式

Lambda 表達式是一種可用於建立委託或表達式目錄樹類型的匿名函數。經過使用 lambda 表達式，能夠寫入可做爲參數傳遞或做爲函數調用值返回的本地函數。
Lambda 表達式對於編寫 LINQ 查詢表達式特別有用。

若要建立 Lambda 表達式，須要在 Lambda 運算符 => 左側指定輸入參數（若是有），而後在另外一側輸入表達式或語句塊。
例如，lambda 表達式 x => x * x 指定名爲 x 的參數並返回 x 的平方值。 以下面的示例所示，你能夠將此表達式分配給委託類型：

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

若要建立表達式目錄樹類型：

using System.Linq.Expressions;

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

=> 運算符具備與賦值運算符 (=) 相同的優先級而且是右結合運算

Lambda 在基於方法的 LINQ 查詢中用做標準查詢運算符方法（如 Where<TSource>）的參數。
使用基於方法的語法在 Where<TSource> 類中調用 Enumerable 方法時（如在 LINQ to Objects 和 LINQ to XML 中同樣），
參數是委託類型 System.Func<T, TResult>。 使用 Lambda 表達式建立該委託最爲方便。
例如，當你在 System.Linq.Queryable 類中調用相同的方法時（如在 LINQ to SQL 中同樣），
參數類型爲 System.Linq.Expressions.Expression<Func>，其中 Func 是最多具備十六個輸入參數的任何一個 Func 委託。
一樣，Lambda 表達式只是一種很是簡潔的構造該表達式目錄樹的方式。儘管事實上經過 Lambda 建立的對象具備不一樣的類型，
但 Lambda 使得 Where 調用看起來相似。

在上一個示例中，請注意委託簽名具備一個 int 類型的隱式類型輸入參數，並返回 int。
能夠將 Lambda 表達式轉換爲該類型的委託，由於該表達式也具備一個輸入參數 (x)，以及一個編譯器可隱式轉換爲 int 類型的返回值。
（如下幾節中將對類型推理進行詳細討論。） 使用輸入參數 5 調用委託時，它將返回結果 25。
在 is 或 as 運算符的左側不容許使用 Lambda。
適用於匿名方法的全部限制也適用於 Lambda 表達式。

表達式 lambda
表達式位於 => 運算符右側的 lambda 表達式稱爲「表達式 lambda」。表達式 lambda 普遍用於表達式樹（C# 和 Visual Basic）的構造。
表達式 lambda 會返回表達式的結果，並採用如下基本形式：

(input parameters) => expression

僅當 lambda 只有一個輸入參數時，括號纔是可選的；不然括號是必需的。 括號內的兩個或更多輸入參數使用逗號加以分隔：

(x, y) => x == y

有時，編譯器難以或沒法推斷輸入類型。 若是出現這種狀況，你能夠按如下示例中所示方式顯式指定類型：

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

使用空括號指定零個輸入參數：

() => SomeMethod()

在上一個示例中，請注意表達式 Lambda 的主體能夠包含一個方法調用。 可是，若是要建立在 .NET Framework 以外計算的表達式目錄樹（例如，在 SQL Server 中），則不該在 lambda 表達式中使用方法調用。 在 .NET 公共語言運行時上下文以外，方法將沒有任何意義。

語句 lambda
語句 lambda 與表達式 lambda 表達式相似，只是語句括在大括號中：

(input parameters) => {statement;}

語句 lambda 的主體能夠包含任意數量的語句；可是，實際上一般不會多於兩個或三個。

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

像匿名方法同樣，語句 lambda 一樣不能用於建立表達式目錄樹。

異步 lambda
經過使用 async 和 await 關鍵字，你能夠輕鬆建立包含異步處理的 lambda 表達式和語句。
例如，下面的 Windows 窗體示例包含一個調用和等待異步方法 ExampleMethodAsync 的事件處理程序

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);
    }
}

你可使用異步 lambda 添加同一事件處理程序。 若要添加此處理程序，請在 lambda 參數列表前添加一個 async 修飾符，以下例所示。

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);
    }
}

有關如何建立和使用異步方法的詳細信息，請參閱使用 Async 和 Await 的異步編程（C# 和 Visual Basic）。

帶有標準查詢運算符的 lambda
許多標準查詢運算符都具備輸入參數，其類型是泛型委託系列 Func<T, TResult> 中的一種。這些委託使用類型參數來定義輸入參數的數量和類型，以及委託的返回類型。
Func 委託對於封裝用戶定義的表達式很是有用，這些表達式將應用於一組源數據中的每一個元素。
例如，請考慮如下委託類型：

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

能夠將委託實例化爲 Func<int,bool> myFunc，其中 int 是輸入參數，bool 是返回值。 返回值始終在最後一個類型參數中指定。 Func<int, string, bool> 定義包含兩個輸入參數（int 和 string）且返回類型爲 bool 的委託。 當調用下面的 Func 委託時，該委託將返回 true 或 false 以指示輸入參數是否等於 5：

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

當參數類型爲 Expression<Func> 時，你也能夠提供 Lambda 表達式，例如在 System.Linq.Queryable 內定義的標準查詢運算符中。 若是指定Expression<Func> 參數，lambda 將編譯爲表達式目錄樹。

此處顯示了一個標準查詢運算符，Count<TSource> 方法：

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

編譯器能夠推斷輸入參數的類型，或者你也能夠顯式指定該類型。 這個特殊 lambda 表達式將計算那些除以 2 時餘數爲 1 的整數的數量 (n)。
下面一行代碼將生成一個序列，其中包含 numbers 數組中在 9 左側的全部元素，由於它是序列中第一個不知足條件的數字：

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

此示例展現瞭如何經過將輸入參數括在括號中來指定多個輸入參數。 該方法將返回數字數組中的全部元素，直至遇到一個值小於其位置的數字爲止。 不要將 lambda 運算符 (=>) 與大於等於運算符 (>=) 混淆。

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

Lambda 中的類型推理
在編寫 lambda 時，一般沒必要爲輸入參數指定類型，由於編譯器能夠根據 lambda 主體、參數的委託類型以及 C# 語言規範中描述的其餘因素來推斷類型。
對於大多數標準查詢運算符，第一個輸入是源序列中的元素類型。 所以，若是要查詢 IEnumerable<Customer>，則輸入變量將被推斷爲 Customer 對象，
這意味着你能夠訪問其方法和屬性：

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

Lambda 的通常規則以下：

1. Lambda 包含的參數數量必須與委託類型包含的參數數量相同。
2. Lambda 中的每一個輸入參數必須都可以隱式轉換爲其對應的委託參數。
3. Lambda 的返回值（若是有）必須可以隱式轉換爲委託的返回類型。

請注意，lambda 表達式自己沒有類型，由於常規類型系統沒有「Lambda 表達式」這一內部概念。可是，有時以一種非正式的方式談論 lambda 表達式的「類型」會很方便。
在這些狀況下，類型是指委託類型或 lambda 表達式所轉換到的 Expression 類型。

Lambda 表達式中的變量範圍
在定義 lambda 函數的方法內或包含 lambda 表達式的類型內，Lambda 能夠引用範圍內的外部變量（請參閱匿名方法（C# 編程指南））。
以這種方式捕獲的變量將進行存儲以備在 lambda 表達式中使用，即便在其餘狀況下，這些變量將超出範圍並進行垃圾回收。
必須明確地分配外部變量，而後才能在 lambda 表達式中使用該變量。下面的示例演示這些規則：

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();
    }
}

下列規則適用於 lambda 表達式中的變量範圍：

1. 捕獲的變量將不會被做爲垃圾回收，直至引用變量的委託符合垃圾回收的條件。
2. 在外部方法中看不到 lambda 表達式內引入的變量。
3. Lambda 表達式沒法從封閉方法中直接捕獲 ref 或 out 參數。
4. Lambda 表達式中的返回語句不會致使封閉方法返回。
5. 若是跳轉語句的目標在塊外部，則 lambda 表達式不能包含位於 lambda 函數內部的 goto 語句、break 語句或 continue 語句。一樣，若是目標在塊內部，則在 lambda 函數塊外部使用跳轉語句也是錯誤的。