歡迎來(lái)到 LINQ 語(yǔ)法。LINQ 是 C# 里面最復(fù)雜的一個(gè)語(yǔ)法體系了，它的復(fù)雜程度估計(jì)就跟面向?qū)ο蟛畈惶?，是一個(gè)巨龐大的體系。下面我們將使用十多講來(lái)完成對(duì) LINQ 的介紹和全面講解。

今天我們要說(shuō)的是 LINQ 的基本概念，以及 LINQ 的簡(jiǎn)易使用。

Part 1 引例

在早期的 C# 里，很多東西使用起來(lái)都已經(jīng)比較方便了，但是有些時(shí)候，我們對(duì)集合的數(shù)據(jù)搜尋來(lái)說(shuō)，仍舊有些不便?？紤]一種情況。假設(shè)我要獲取一個(gè)數(shù)組里的所有奇數(shù)，我們的寫(xiě)法是這樣的：

通過(guò) foreach 循環(huán)，我們可以得到所有 array 里的奇數(shù)。當(dāng)然，現(xiàn)在我們有了擴(kuò)展方法，我們可以封裝一下：

封裝了之后，調(diào)用起來(lái)就簡(jiǎn)單多了：

我們使用傳入 Lambda 表達(dá)式的方式，來(lái)完成搜尋奇數(shù)的目的。這里我們用到了新語(yǔ)法有：

• C# 2 的靜態(tài)類(lèi)；

• C# 2 的泛型；

• C# 2 的 yield return 表達(dá)式；

• C# 3 的擴(kuò)展方法；

• C# 3 的 Lambda 表達(dá)式。

試想一下，Lambda 表達(dá)式是挺好用，但有沒(méi)有稍微優(yōu)雅一點(diǎn)的、專(zhuān)門(mén)用來(lái)搜索集合元素的語(yǔ)法來(lái)處理這個(gè)？答案是有的，下面我們就來(lái)說(shuō)一下，C# 3 的 LINQ。

通過(guò) C# 3 的 LINQ，我們可以這么寫(xiě)代碼：

是的，這個(gè) from e in array where e % 2 == 1 select e 是一個(gè)表達(dá)式。這個(gè)表達(dá)式有些長(zhǎng)，不過(guò)挺有意思的。而至于 from、in、select 和 where 等等關(guān)鍵字，是我們這里要說(shuō)的東西。

Part 2 LINQ 是什么？

LINQ，全稱(chēng) Language-Integrated Query，直接翻譯出來(lái)叫做“集成語(yǔ)言查詢”。這個(gè)是什么意思呢？查詢（Query）這個(gè)詞語(yǔ)，在整個(gè) IT 界都小有名氣，它表示搜索我們需要的東西的行為。查詢是一個(gè)術(shù)語(yǔ)詞，大概可以理解為搜索的意思。

所謂的“集成語(yǔ)言查詢”，這個(gè)應(yīng)該理解為“語(yǔ)言集成的查詢機(jī)制”，這個(gè)“語(yǔ)言”指的是 C# 這個(gè)編程語(yǔ)言，而集成指的是在 C# 這門(mén)語(yǔ)言里有內(nèi)置語(yǔ)法，我們可以通過(guò)這樣的語(yǔ)法來(lái)完成查詢操作和機(jī)制。

C# 的 LINQ 包含如下的一些關(guān)鍵字：

• from：用來(lái)表示迭代變量；

• in：表示迭代的集合；

• select：表示我們需要去讓什么變量作為返回；

• into：表示繼續(xù)使用迭代結(jié)果；

• where：表示條件；

• orderby：表示排序集合；

• ascending：表示集合升序排序；

• descending：表示集合降序排序；

• group：表示分組集合；

• by：表示分組集合的依據(jù)；

• join：表示在集合配對(duì)和連接別的數(shù)據(jù)；

• on：表示 join 連接期間的條件；

• equals：表示連接的相等的成員比較。

可以看出，關(guān)鍵字使用情況相當(dāng)多。正是因?yàn)檫@樣的復(fù)雜性，所以 LINQ 三言兩語(yǔ)肯定是說(shuō)不完的。今天我們要介紹的是前面四個(gè)關(guān)鍵字：from、in、select 和 into 語(yǔ)句。

Part 3 from-in-select 查詢

3-1 語(yǔ)法

下面我們針對(duì)于集合迭代過(guò)程來(lái)簡(jiǎn)易說(shuō)明一下使用。先介紹的是最基礎(chǔ)的 from-in-select 語(yǔ)句。

from-in-select 語(yǔ)句，用連字符連起來(lái)的意思就是說(shuō)，它們?nèi)齻€(gè)關(guān)鍵字是順次書(shū)寫(xiě)的，語(yǔ)法是這樣的：

我們把 from-in-select 語(yǔ)句稱(chēng)為映射表達(dá)式（Projection Expression）。舉個(gè)例子，我們要將集合里的所有元素都加一個(gè)單位，然后反饋出來(lái)的話，我們可以使用的寫(xiě)法是這樣：

我們直接在 select 從句的后面寫(xiě)上 element + 1 作為表達(dá)式，這表示我們獲取的元素是 element + 1 作為結(jié)果；而 from 和 in 這一部分則表示的是集合迭代的過(guò)程，書(shū)寫(xiě)的寫(xiě)法總是 from 后跟上迭代變量的名稱(chēng)，而 in 后跟上的是集合變量。

這樣的語(yǔ)法看不習(xí)慣，可以使用 foreach 循環(huán)進(jìn)行等價(jià)轉(zhuǎn)換：

是的。就等價(jià)于這個(gè)。foreach (var element in array) 被代替為 from element in array，而 yield return element + 1 被代替為 select element + 1。因此，你可以說(shuō)，from-in 部分表示 foreach 循環(huán)的意思，而 select 部分表示的是 yield return 的意思。

不過(guò)，from-in-select 是不可分割的，也就是說(shuō)一旦出現(xiàn)就必須全都包含，不能缺少任何其中的一部分。比如說(shuō)，只有 from-in 的語(yǔ)句是錯(cuò)誤的：

請(qǐng)注意返回值的類(lèi)型。我們?cè)诘葍r(jià)變回 foreach 循環(huán)后，這個(gè)方法的名稱(chēng) AddOne 返回的結(jié)果類(lèi)型是 IEnumerable<int>。是的，這一點(diǎn)需要你注意。因?yàn)榈葍r(jià)的轉(zhuǎn)換的關(guān)系，from-in-select 整個(gè)部分我們稱(chēng)為一個(gè)表達(dá)式（因?yàn)樗梢詫?xiě)在等號(hào)右邊，進(jìn)行賦值給左邊的變量），而這個(gè)表達(dá)式的結(jié)果類(lèi)型是 IEnumerable<> 類(lèi)型的。換句話說(shuō)，實(shí)際上這里的 var 就表示 IEnumerable<int>：

不過(guò)，有些時(shí)候比較長(zhǎng)，因此你可以換行：

都是可以的。不過(guò)我們建議你換行的時(shí)候?qū)?from 和 select 單獨(dú)作為一行，而不要斷開(kāi) from 和 in，因?yàn)樗鼈儽坏葍r(jià)為 foreach 循環(huán)的聲明的頭部了，它們是不可拆分的。

我們把 from element in array select element + 1 稱(chēng)為一個(gè)查詢表達(dá)式（Query Expression），它是一個(gè)表達(dá)式，而且功能是用來(lái)查詢，因此叫做查詢表達(dá)式；另外，查詢表達(dá)式不只是 from-in-select 表達(dá)式，還有別的，后面我們會(huì)慢慢接觸到它們。

另外，我們把 from 后跟的變量也稱(chēng)為迭代變量（Iteration Variable），不過(guò)在 C# 里，它只在這個(gè)表達(dá)式里才能使用，比大括號(hào)的級(jí)別還要小，因此我們把這樣的變量也稱(chēng)為范圍變量（Range Variable）。

3-2 select 從句就用迭代變量的情況

如果使用 select 的時(shí)候，我們只寫(xiě)本身的話，會(huì)如何呢：

我 from 里聲明的 element 變量直接寫(xiě)在 select 后了。如果把它轉(zhuǎn)換為 foreach 循環(huán)的話，是這樣的：

這不是多此一舉嗎？我故意使用 foreach 將數(shù)組的每一個(gè)元素都迭代出來(lái)，結(jié)果我又使用 yield return 把每一個(gè) element 給整合起來(lái)。這種寫(xiě)法也不是錯(cuò)的，不過(guò)沒(méi)有必要這么寫(xiě)，對(duì)吧。

3-3 select 從句用常量的情況

考慮下面的查詢表達(dá)式：

請(qǐng)問(wèn)，這么寫(xiě)有意義嗎？沒(méi)有。因?yàn)?element 沒(méi)有用到，而每一個(gè)迭代操作最終都反饋了 42 這個(gè)常量出去，因此它等價(jià)于這樣的代碼：

因此，我們也盡量避免這種寫(xiě)法。真要說(shuō)這個(gè)迭代的結(jié)果是什么，那就只能表示成“和集合元素?cái)?shù)量一樣多的 42 構(gòu)成的序列”。

3-4 使用查詢表達(dá)式需要引用 System.Linq 命名空間

在使用上述這樣的查詢表達(dá)式而不是 foreach 循環(huán)的時(shí)候，我們需要在文件最開(kāi)頭補(bǔ)充 using System.Linq; 命名空間的引用，原因今天講不了，這個(gè)我們將在后面說(shuō)到。

Part 4 顯式指定迭代變量的類(lèi)型

可以從前文給出的語(yǔ)法規(guī)則看出，映射表達(dá)式的 from 后是有一個(gè)變量類(lèi)型可以寫(xiě)的，不過(guò)它被標(biāo)記了 ? 說(shuō)明可以沒(méi)有。前面講的是沒(méi)有的情況，下面我們來(lái)說(shuō)一下帶有變量類(lèi)型的情況。

考慮使用 ArrayList 這樣的集合。如果這樣的代碼在迭代的時(shí)候，將會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤：

但是，這樣書(shū)寫(xiě)有一個(gè)問(wèn)題。ArrayList 類(lèi)型是很早的數(shù)據(jù)類(lèi)型，它雖然是一個(gè)集合，但里面的元素是 object 類(lèi)型的，雖然我們知道，我們這個(gè)集合里只存 int 元素，但因?yàn)樗陨碇粚?shí)現(xiàn)了 IEnumerable 接口，而沒(méi)有實(shí)現(xiàn)泛型的版本（它自己在沒(méi)有泛型之前就有了），因此 from-in 在書(shū)寫(xiě)的時(shí)候就會(huì)失敗。所以，上面的代碼是不合理的。

你想想，你轉(zhuǎn)換為 foreach 后，代碼是不是這樣：

可 e 是什么類(lèi)型呢？object，對(duì)吧：

可是，e + 1 就不對(duì)了。于是，我們會(huì)試著改變 object：

我們通過(guò)顯式指定數(shù)據(jù)類(lèi)型 int 來(lái)代替 object，這樣我們就可以在 foreach 的底層自動(dòng)進(jìn)行 object 到 int 的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換，因?yàn)槲覀冎烂恳粋€(gè)元素都是 int 類(lèi)型，所以這么寫(xiě)是可以的。于是，這樣的聲明是合理的。

但仔細(xì)想想，前面我們介紹的例子迭代的是 int[]，也就是說(shuō)，foreach 循環(huán)我們完全不必聲明它迭代變量的類(lèi)型，寫(xiě)成 var 編譯器也知道；但是 ArrayList 不行，不寫(xiě)就不知道具體類(lèi)型，因此我們必須強(qiáng)制寫(xiě)出來(lái)元素自己的實(shí)際類(lèi)型，然后做一次隱式的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換，是的，隱式的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換。隱式指的是它在底層才知道有這個(gè)轉(zhuǎn)換邏輯，而直接看 foreach 是看不太出來(lái)的；而強(qiáng)制轉(zhuǎn)換是背后執(zhí)行的邏輯和機(jī)制。

那么，LINQ 里要怎么做呢？from e in list select e + 1 嗎？肯定不行。于是 LINQ 允許我們?cè)诘兞康淖筮吪渖纤膶?shí)際類(lèi)型，表示進(jìn)行強(qiáng)制轉(zhuǎn)換的具體類(lèi)型。于是，改寫(xiě)為這樣就可以了：

是的，from int e in list。

Part 5 疊加 from-in 從句

from-in 從句是可以疊加的?？紤]一下，我有兩個(gè)集合需要迭代，然后湊一對(duì)，我們可以這么做：

我們可以構(gòu)成一個(gè)數(shù)對(duì)，然后用匿名類(lèi)型表示出來(lái)，然后兩層循環(huán)，將兩個(gè)集合的元素兩兩組合。C# 的 LINQ 也能做這個(gè)事情：

是的。我們只需要疊加起來(lái)即可。我們使用兩層 from-in 從句，就可以達(dá)到兩層循環(huán)的效果。這就是 LINQ 的魅力之處。當(dāng)然，from-in 并未要求必須最多幾個(gè)，實(shí)際上你可以繼續(xù)疊加：

是的，匿名類(lèi)型是不用寫(xiě)出來(lái)屬性名稱(chēng)的，C# 的匿名類(lèi)型具有屬性名推斷的功能，如果你寫(xiě)的匿名類(lèi)型的表達(dá)式是 new { a, b } 的話，那么生成的對(duì)應(yīng)匿名類(lèi)型的具體類(lèi)型，會(huì)直接使用變量名稱(chēng) a 和 b 表示這兩個(gè)實(shí)際屬性，而如果是 new { 1 } 就不行了，因?yàn)?1 是常量，它沒(méi)有對(duì)應(yīng)的變量名稱(chēng)，因此無(wú)法將其當(dāng)作屬性名使用，這種情況下就必須寫(xiě)屬性名稱(chēng)了。

另請(qǐng)注意 new[] { a, b } 和 new { a, b } 的區(qū)別。new[] { a, b } 是數(shù)組的隱式類(lèi)型的初始化器，因?yàn)橛袀€(gè)方括號(hào)；而 new { a, b } 沒(méi)有方括號(hào)了，因此會(huì)被視為匿名類(lèi)型的表達(dá)式。

Part 6 嵌套查詢和 into 從句

有些時(shí)候，foreach 僅僅是上面那樣的話，就顯得比較簡(jiǎn)單了，一些復(fù)雜的東西可能前面的內(nèi)容就做不到了。下面我們來(lái)看一些靈活的處理。

6-1 嵌套查詢

考慮一種情況，我們要通過(guò) from-in-select 表達(dá)式得到一個(gè)新集合，然后將這個(gè)集合再一次使用和映射起來(lái)。我們可以這么做：

是的，我們迭代 c1 集合，得到每一個(gè)元素的平方根，然后組成新的序列；與此同時(shí)我們迭代 c2 集合，得到這個(gè)序列每一個(gè)元素的平方根。最后，我們使用疊加的 from-in 從句，來(lái)進(jìn)行兩兩配對(duì)，最后得到每一組兩個(gè)元素的平方根的和。

這里稍微提一句。注意 temp1 和 temp2 的查詢表達(dá)式寫(xiě)法。在 from 后，兩個(gè)查詢表達(dá)式用的是相同的標(biāo)識(shí)符 t，但是因?yàn)榍拔恼f(shuō)過(guò)，查詢表達(dá)式內(nèi)的變量我們叫迭代變量，它僅用于轉(zhuǎn)化為 foreach 循環(huán)后的這個(gè)循環(huán)體內(nèi)部使用，因此在查詢表達(dá)式里，迭代變量?jī)H可以提供給整個(gè)查詢表達(dá)式的范圍使用，超出這個(gè)范圍的任何其它的地方都是無(wú)法“看”到它的。因此，兩個(gè) t 并不會(huì)沖突，正是因?yàn)槿绱?，我們才叫它范圍變量，因?yàn)樗却罄ㄌ?hào)的級(jí)別還要小，只在表達(dá)式的小范圍里才能隨便使用它。

這樣的寫(xiě)法是可以，不過(guò) temp1 和 temp2 不必顯式用變量寫(xiě)出來(lái)，于是我們可以內(nèi)聯(lián)到同一個(gè)語(yǔ)句里去。

想一想，from-in 的 in 后面是不是就是集合?。恳胧且粋€(gè)集合，首先是不是得至少可以允許它進(jìn)行 foreach 循環(huán)??？有了這個(gè)循環(huán)我們才能將查詢表達(dá)式和 foreach 進(jìn)行等價(jià)轉(zhuǎn)換。那么至少這個(gè)集合就得是 IEnumerable<> 或者是 IEnumerable 的。欸，等下，是不是很熟悉？是的，查詢表達(dá)式自己的結(jié)果就是這兩個(gè)接口類(lèi)型的。那如果我直接將結(jié)果內(nèi)聯(lián)寫(xiě)到 in 的后面不就可以了？

是的。LINQ 的靈活遠(yuǎn)超我們預(yù)期。查詢表達(dá)式允許我們這么寫(xiě)代碼。甚至編譯器知道 in 后面的是一個(gè)單獨(dú)的查詢表達(dá)式，它甚至允許我們?nèi)サ粜±ㄌ?hào)：

這樣也是可以的。

我們把第 2、3 行的 in 關(guān)鍵字后的查詢表達(dá)式稱(chēng)為嵌套查詢表達(dá)式（Nested Query Expression），它嵌套在整個(gè) from-in-from-in-select 表達(dá)式的里面。不過(guò)注意使用和計(jì)算順序，先計(jì)算出內(nèi)層的結(jié)果，然后才能執(zhí)行和得到整個(gè) from-in-from-in-select 表達(dá)式的結(jié)果。

6-2 into 從句

我們可以使用 select-into 從句來(lái)完成對(duì)臨時(shí)查找的結(jié)果繼續(xù)進(jìn)行迭代操作的“接續(xù)”。考慮一下前面的代碼，我們發(fā)現(xiàn)一個(gè)通用的結(jié)論：select 總是被放在末尾。因?yàn)?select 用來(lái)映射結(jié)果，因此它肯定只能放末尾；但有些時(shí)候也不一定。

考慮一種情況，我給出了一系列的學(xué)生信息：

我給出了假機(jī)器人鷺宮詩(shī)織、真機(jī)器人東云名乃、蠟筆山小新、湯姆貓、杰瑞鼠、托爾醬、康娜醬、下弦之一魘夢(mèng)、平澤唯和阿梓喵這幾個(gè)學(xué)生的基本信息（說(shuō)這段好像沒(méi)啥意思，但是我就是故意說(shuō)的，我二次元濃度真的不高）。

我想將列表的所有學(xué)生都看一遍，看看是不是都成年了，然后給每一個(gè)學(xué)生都配上結(jié)果。我不管你是不是來(lái)自異次元，咱只看地球上的標(biāo)準(zhǔn)——看這些學(xué)生是不是滿 18 歲。那么代碼應(yīng)該是這樣：

是的，這里我們使用到了一個(gè)新的語(yǔ)法：select-into 從句。請(qǐng)注意第 3 行。代碼使用到的語(yǔ)句寫(xiě)法是 select new { ... } into ...，這表示什么呢？這表示的是，我將前面的學(xué)生的信息，按 new { ... } 這個(gè)匿名類(lèi)型的表達(dá)式轉(zhuǎn)換一下，然后將轉(zhuǎn)換的這個(gè)結(jié)果，使用 temp 表示成變量。

換句話說(shuō)，select-into 語(yǔ)句允許我們定義臨時(shí)變量在中間。它將 select 后的表達(dá)式進(jìn)行中間化，避免 select 一定要放在最后的問(wèn)題。

當(dāng)然了，上述這樣的代碼也可以被精簡(jiǎn)一下：

是的，這樣寫(xiě)其實(shí)也沒(méi)毛病，只是說(shuō)初學(xué)的話可能不太好理解。

6-3 “副作用”：into 從句會(huì)阻斷范圍變量的使用范圍

這是一個(gè)比較“奇怪”的設(shè)計(jì)?？赡苣銜?huì)覺(jué)得是這樣，不過(guò) select-into 設(shè)計(jì)出來(lái)是別有用途的，但目前我們還沒(méi)辦法說(shuō)，下一講內(nèi)容我們會(huì)講解 let 關(guān)鍵字，到時(shí)候我們就會(huì)說(shuō)明 select-into 這種副作用的真正原因。

比如下面這樣寫(xiě)代碼，就是不對(duì)的：

new { digit, d1 } 是不對(duì)的寫(xiě)法，因?yàn)槭褂?d1 變量是不可以的，因?yàn)榍懊嬗?select-into 從句，這意味著 into digit 之前定義的變量就不能在 into digit 之后使用了。

Part 7 查詢表達(dá)式當(dāng)成參數(shù)和臨時(shí)表達(dá)式使用

前面我們就說(shuō)過(guò)，查詢表達(dá)式是一個(gè)表達(dá)式，它是 IEnumerable<> 類(lèi)型的。因此，任何可以用表達(dá)式的地方，只要類(lèi)型對(duì)得上，這樣的語(yǔ)法就可以無(wú)處不在。

比如 string.Join 方法。這個(gè)方法用來(lái)給序列的元素和元素之間插入分隔符。假設(shè)我有一組元素，要在每個(gè)元素之間插入逗號(hào)，我們可以這么寫(xiě)代碼：

是的，我們直接將查詢表達(dá)式當(dāng)成參數(shù)傳入到第二個(gè)位置上去。這是允許的寫(xiě)法。

另外，我們也可以使用前面講過(guò)的擴(kuò)展方法來(lái)拓展用法。假設(shè)我想要獲取整個(gè)集合的第一個(gè)元素的話：

我們這里有了擴(kuò)展方法了。下面我們就可以這么做了：

我們使用查詢表達(dá)式得到所有學(xué)生的名字，然后使用 First 擴(kuò)展方法的語(yǔ)法來(lái)獲取這個(gè)序列里的第一個(gè)元素。因此這個(gè)整個(gè)計(jì)算過(guò)程的結(jié)果，其實(shí)就是名字序列里的第一個(gè)，因此 s 就是這個(gè)名字，是 string 類(lèi)型的。

稍微注意一下的是，由于查詢表達(dá)式的完整性和復(fù)雜性，我們必須在調(diào)用擴(kuò)展方法之前，使用小括號(hào)把整個(gè)查詢表達(dá)式給括起來(lái)，這是在這種用法下唯一需要我們注意的地方。

Part 8 總結(jié)

今天我們講解了使用 from、in、select 關(guān)鍵字來(lái)完成一些操作，知道了什么叫做查詢表達(dá)式，范圍變量的具體范圍又是哪些。另外，我們?cè)谶@一節(jié)里大量使用到匿名類(lèi)型，也對(duì)我們之前學(xué)習(xí)匿名類(lèi)型來(lái)說(shuō)有了一個(gè)比較合理的認(rèn)知。

下一節(jié)我們將給大家介紹 let 從句，用來(lái)臨時(shí)定義變量。