歡迎來到 C# 享有一定地位的語法特性：Lambda 表達(dá)式的介紹文章。

Part 1 引例

在前面介紹的內(nèi)容里，我們學(xué)會(huì)了如何使用匿名函數(shù)來完成一些內(nèi)聯(lián)函數(shù)語法的機(jī)制，來簡化代碼內(nèi)容。我們還是使用排序操作來舉例。

調(diào)用方：

它確實(shí)簡化了不少的代碼。但問題在于，它還不夠簡單。首先我們要知道，這樣的代碼是要反復(fù)書寫 delegate 關(guān)鍵字的，不論什么匿名函數(shù)，它必須作為開頭寫出來，作為編譯器識(shí)別匿名函數(shù)語法的一個(gè)“特征”。然后返回語句也只有一句代碼（left.CompareTo(right) 這個(gè)表達(dá)式結(jié)果直接拿來返回了）。像是 for 循環(huán)，一句代碼我們還能省略大括號(hào)，可這樣的匿名函數(shù)語法也確實(shí)不夠簡單。

于是，C# 3 進(jìn)一步簡化匿名函數(shù)的語法，創(chuàng)建了一個(gè)新的語法特性：Lambda 表達(dá)式（Lambda Expression）。

Part 2 語法

Lambda 表達(dá)式的語法是這樣的：

看著挺復(fù)雜的，下面我們來對(duì)這些語法來說明一下。

2-1 => 的概念，以及它前面的參數(shù)表列

Lambda 表達(dá)式使用了一個(gè)新的運(yùn)算符 => 來表示和標(biāo)識(shí) Lambda 表達(dá)式語法。這個(gè)運(yùn)算符稱為 Lambda 算符（Lambda Operator），讀作“執(zhí)行”（英語環(huán)境下則讀作“goes to”）。當(dāng)然，因?yàn)樗膶懛ê芟袷且粋€(gè)胖胖的箭頭，所以也有地方稱為“胖箭頭運(yùn)算符”；而 C# 原生指針語法里的指針對(duì)象間址運(yùn)算符 -> 則因?yàn)榍懊娓氖菧p號(hào)（單橫線）而不是等號(hào)（雙橫線）因此稱為“瘦箭頭運(yùn)算符”。當(dāng)然，這不是重點(diǎn)，它讀作“執(zhí)行”是有一定原因的。

在 => 符號(hào)的左邊，它表示了一系列的參數(shù)。這些參數(shù)在 C# 3 里得到了強(qiáng)化和優(yōu)化，這使得它們自己的類型甚至都可以不寫出來。舉個(gè)例子，我們從 C# 2 匿名函數(shù)的比較函數(shù)（前面寫的那個(gè)）改寫為 C# 3 的 Lambda 運(yùn)算符后，表達(dá)式的參數(shù)部分就長這樣了：

我們先不關(guān)心 => 后面的內(nèi)容，這個(gè)我們稍后再說。你看這個(gè)寫法，delegate 關(guān)鍵字沒了，參數(shù)連類型都可以不寫了，編譯器能夠自己推斷和決定其類型；我們只需要綁定參數(shù)表列的時(shí)候使用一堆小括號(hào)就可以了。這是不是簡化了很多？

當(dāng)然，如果你要寫類型，也是可以的：(int left, int right) => ...。另外，如果這個(gè) Lambda 表達(dá)式只有一個(gè)參數(shù)的時(shí)候，一旦省略了它的類型名稱不寫的時(shí)候，甚至這對(duì)小括號(hào)都可以不寫。比如 (int x) => ...，在 x 省略類型的時(shí)候，可以簡寫為 (x) => ... 或甚至是 x => ...。

而 => 后面，則跟的是表達(dá)式或者語句。下面我們來說一下 => 后面寫的東西。

2-2 => 后的表達(dá)式或語句

在 => 后，跟的是和匿名函數(shù)一致的語法：執(zhí)行語句。不過，C# 3 的 Lambda 表達(dá)式對(duì)其有所優(yōu)化。

回憶一下前面講解匿名類型的遞歸提過一嘴的說法：lambda 演算。我不是讓你回憶全部內(nèi)容，因?yàn)檫@些內(nèi)容過于專業(yè)了，也不一定每個(gè)人都知道和了解它。而這個(gè)計(jì)算機(jī)學(xué)科 lambda 演算和這里的 Lambda 表達(dá)式是有一定關(guān)系的，這也是為什么 Lambda 表達(dá)式要叫做“Lambda”表達(dá)式的真實(shí)原因。

在這個(gè)學(xué)科里，lambda 演算用到的是形如 \lambda x.\ x 的寫法。還記得這個(gè)寫法嗎？這等價(jià)于匿名函數(shù)的 delegate (int x) { return x; }。是的，這個(gè)寫法下，lambda 演算并未聲明任何關(guān)于 return 之類的關(guān)鍵字，而小數(shù)點(diǎn) . 也僅僅是分隔前面的參數(shù)表列和后面的執(zhí)行表達(dá)式。

是的，這種寫法在 C# 3 里用起來了。Lambda 表達(dá)式里，按道理原本寫法應(yīng)為 (int x) => { return x; } 或者忽略參數(shù)類型以及括號(hào) x => { return x; }，但它仍然不夠簡單。于是，C# 3 的 Lambda 有一種匿名類型里獨(dú)特的簡寫規(guī)則：如果 => 后跟的執(zhí)行內(nèi)容只有一句表達(dá)式的話，那么這個(gè)表達(dá)式就作為 => 后面的部分，進(jìn)而可以省略大括號(hào)。也就是說，{ return x; } 這一坨，我們可以只提取出 x 作為 return 表達(dá)式的結(jié)果，直接寫在 => 后，并省略其它的內(nèi)容，進(jìn)而將這個(gè)表達(dá)式簡化為 x => x。是的，這個(gè)寫法相當(dāng)簡單，而且多數(shù)時(shí)候，=> 后也都只跟一句話，因?yàn)榇蠖鄶?shù)使用匿名函數(shù)或者是 Lambda 表達(dá)式語法的時(shí)候，我們要求執(zhí)行的語句，也就一兩句用得最多。而一句的時(shí)候，是大量被用到的。因此，C# 3 的機(jī)制借鑒了 lambda 演算的寫法，允許 Lambda 表達(dá)式進(jìn)行“究極簡化”。

因此，我們前面的比較操作的 Lambda 表達(dá)式語法，就可以進(jìn)一步改寫為這樣：

是的。這樣相當(dāng)好用。但是這里需要你特別注意，一旦使用 Lambda 表達(dá)式進(jìn)行這樣的改寫后，一句話后的分號(hào) ; 是一定不寫的。因?yàn)檎麄€(gè) (left, right) => left.CompareTo(right) 是一個(gè)表達(dá)式。而 => 后的部分是表達(dá)式，前面是參數(shù)表列，因此不需要任何的 ;。

那么，改寫后的語法長這樣：

是的，這樣就相當(dāng)簡單了。

2-3 無參時(shí)不可省略小括號(hào)，以及無執(zhí)行語句時(shí)不可省略大括號(hào)

在 C# 2 的匿名類型語法里，我們介紹了一種極端情況：無參匿名函數(shù)。這樣的匿名函數(shù)在寫的時(shí)候，delegate () { ... } 的小括號(hào)可以省略。但是，在 C# 3 的 Lambda 表達(dá)式里，由于語法設(shè)計(jì)機(jī)制，使得這是唯一一個(gè)比 C# 2 匿名函數(shù)語法復(fù)雜的地方：C# 3 的 Lambda 表達(dá)式除非參數(shù)表列只有一個(gè)參數(shù)，并且不寫類型的時(shí)候，才可以省略小括號(hào)；否則不論如何都必須給出小括號(hào)。因此，你不得不這么寫：

與此同時(shí)，如果大括號(hào)里沒有東西的話，大括號(hào)也不可省略：

雖然 () => {} 看著挺奇怪的，但是你得知道，() 代表了參數(shù)表列沒有東西，而 {} 代表了執(zhí)行內(nèi)容沒有任何語句。因此這樣的 Lambda 表達(dá)式?jīng)]有任何執(zhí)行的內(nèi)容，也不帶任何參數(shù)。

2-4 當(dāng)參數(shù)帶有修飾符的時(shí)候，不可省略類型名

考慮下面的語法：

假設(shè)我有第 3 行這樣的數(shù)據(jù)類型 F，而我在第 1 行為其進(jìn)行賦值?？蓡栴}就在于，這個(gè) Lambda 表達(dá)式的兩個(gè)參數(shù)都有 ref 修飾符。這可以省略嗎？

答案是，很遺憾，不能。C# 3 的 Lambda 表達(dá)式對(duì)這個(gè)語法做了不少設(shè)計(jì)上的簡化和優(yōu)化，但帶有修飾符的 Lambda 表達(dá)式目前還是沒有合適的計(jì)算和類型推斷算法。因此，下面兩種簡化語法是不對(duì)的簡化寫法：

是的，這樣是不正確的。

2-5 Lambda 不支持全參數(shù)棄元

在匿名函數(shù)里有一個(gè)隱藏技能：全參數(shù)棄元。如果你在定義匿名函數(shù)的時(shí)候，參數(shù)一個(gè)都不使用，但匿名函數(shù)用作匹配類型的時(shí)候，必須又得包含參數(shù)的時(shí)候，聲明就可能長這樣：

按照基本的書寫規(guī)則，如果在大括號(hào)里，這三個(gè)變量都不使用，是可以不寫的：

這個(gè)現(xiàn)象叫全參數(shù)棄元。而 Lambda 并不支持這個(gè)特性。

Part 3 Lambda 表達(dá)式的閉包和變量捕獲

很高興的是，它的捕獲機(jī)制和 C# 2 的匿名函數(shù)是完全一致的，因此你不需要重新學(xué)一遍。也就是說，C# 3 好像只換了一下語法，簡化了代碼，其它的都沒有變化過。而且 C# 3 的 Lambda 表達(dá)式將其還進(jìn)行了語法的增進(jìn)和優(yōu)化。

我們還是給一個(gè)例子在這里吧。假設(shè)我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè) Aggregate 方法，用于按照指定的規(guī)則結(jié)合整個(gè)序列，并返回結(jié)合結(jié)果的方法：

這里稍微說一下 Func<T, T, T>。之前說過，Func 委托類型系列的最后一個(gè)泛型參數(shù)是這個(gè)委托類型的返回值的類型，因此這個(gè) Func<T, T, T> 的意思是，給定兩個(gè) T 類型的數(shù)據(jù)當(dāng)參數(shù)，計(jì)算得到結(jié)果也是 T 類型的。

當(dāng)然，這個(gè)方法的用法很簡單：

請(qǐng)觀察第 2 行代碼。我們可以看到，三個(gè)參數(shù)一一對(duì)應(yīng)了上面給的三個(gè)參數(shù)。第一個(gè)參數(shù)是 source 序列，而第二個(gè)參數(shù)是初始值，第三個(gè)參數(shù)則是執(zhí)行過程，怎么結(jié)合兩個(gè)元素的。注意這里我們使用了捕獲機(jī)制來捕獲了 Lambda 執(zhí)行表達(dá)式外側(cè)的 a 變量，這里用作 a + next 表達(dá)式里，用來增大 next 一個(gè)單位。

順帶一說。代碼里用到的單詞 interim 的意思是“臨時(shí)內(nèi)容”、“暫定內(nèi)容”、“期間的內(nèi)容”之類的意思。在這里就表示“中間量”。是一個(gè)名詞，也可以當(dāng)形容詞來用。

可以看到，初始數(shù)值我們?cè)O(shè)置為 1，而整個(gè)序列都是將中間結(jié)果和當(dāng)前結(jié)果相乘，并且每一次執(zhí)行都是乘以了比當(dāng)前量大 1 個(gè)單位的結(jié)果，因此整個(gè)表達(dá)式執(zhí)行的結(jié)果應(yīng)該是 。實(shí)際上，運(yùn)行后結(jié)果也確實(shí)是 280。

當(dāng)然，這個(gè)方法也有別的妙用。比如我們可以拿來拼接字符串序列，來實(shí)現(xiàn) string.Join 差不多的操作：

這樣我們可以拼接整個(gè) s 數(shù)組序列，得到結(jié)果 "Hello, world!"。

捕獲變量的機(jī)制可能在原理上比較難理解，但實(shí)際上你掌握了原理之后，也就那么回事：

1. 捕獲變量會(huì)把原始數(shù)值拿下來一份到閉包里使用；

2. 盡量不要捕獲迭代變量，否則迭代變量捕獲起來的結(jié)果是循環(huán)執(zhí)行完畢后的結(jié)果，而不是當(dāng)前結(jié)果；

3. 捕獲變量的數(shù)值不要在方法內(nèi)去改變，否則改動(dòng)的也只是拷貝下來的副本而已，除非它是引用類型的實(shí)例。

Part 4 Lambda 的遞歸

也不必多說。Lambda 方法的遞歸和匿名函數(shù)的遞歸版本完全一致，只不過有了一些額外的簡化語法，因此代碼可能會(huì)更少一些。

這一次，我們遞歸，寫起來就簡單多了。

注意 f => x => x == 0 ? 1 : x * f(x - 1)。這個(gè) Lambda 是嵌套的，這個(gè)嵌套機(jī)制我們需要從內(nèi)而外看。首先有兩個(gè) =>，因此我們不得不當(dāng)內(nèi)層的 x => ... 的 x 是參數(shù)，而后面是執(zhí)行結(jié)果；而執(zhí)行結(jié)果里我們使用 x == 0 ? 1 : f * (x - 1) 作為返回結(jié)果。注意這里我們?cè)趦?nèi)層 Lambda 表達(dá)式里捕獲了外部變量 f（這個(gè) f 是相對(duì)于內(nèi)層 Lambda 的執(zhí)行表達(dá)式來說，是外部的變量，所以也叫外部變量）。最后，將整個(gè) Lambda 表達(dá)式作為返回結(jié)果，于是 f => ... 的意思就出來了：一個(gè) f 作為參數(shù)，并返回一個(gè) Lambda 表達(dá)式的 Lambda 表達(dá)式。

Part 5 參數(shù)名影射

這個(gè)和 C# 2 的匿名函數(shù)也是完全一樣的機(jī)制。你可以在內(nèi)層使用和外部變量一致的名稱作為參數(shù)名。這個(gè)機(jī)制和匿名函數(shù)的機(jī)制也都是一樣的，所以不必重復(fù)第二遍。

Part 6 總結(jié)：匿名函數(shù)和 Lambda 表達(dá)式的使用選取原則

其實(shí)……C# 3 Lambda 表達(dá)式基本上完勝 C# 2 的匿名函數(shù)，C# 3 的 Lambda 表達(dá)式可以做到 C# 2 匿名函數(shù)所有的內(nèi)容，除了那個(gè)無參數(shù)簡化小括號(hào)那個(gè)，而且 C# 3 的 Lambda 表達(dá)式還添加了一些額外的簡化規(guī)則，比如類型推斷規(guī)則允許我們省略參數(shù)類型，省略單參數(shù)無類型書寫格式的小括號(hào)，以及大括號(hào)里只有一個(gè)執(zhí)行語句的時(shí)候的大括號(hào)。所以，C# 3 在基本所有維度來說都比 C# 2 的匿名函數(shù)更好，因此，我建議你在任何時(shí)候都使用 Lambda 表達(dá)式而不是匿名函數(shù)。

這里總結(jié)一個(gè)表格，列舉一下匿名函數(shù)和 Lambda 表達(dá)式的區(qū)別。

匿名函數(shù)和 Lambda 表達(dá)式原生是不支持遞歸的，因?yàn)樗鼈儧]有方法名稱，因此必須借鑒嵌套語法這個(gè)小技巧才能實(shí)現(xiàn)遞歸，而從語法上是并不支持的。

下面我們來看一些 Lambda 表達(dá)式的語法，你來看看它們都執(zhí)行了一些什么，都表示了一些什么。

1. () => { }

2. (int x) => ++x

3. (int x, int y) => x + y

4. (int x, int y, int z) => { y *= z; return x *= y; }

5. (int w) => (int x, int y, int z) => w + x + y + z

6. x => x

7. x => x.ToString()

8. (object x, int y) => x == y

9. (x, y) => string.Format("{0}{1}", x, y)

10. _ => { }