C# lambda表达式语法简介

Lambda 表达式是 C# 中的一种简洁的语法，用于创建匿名函数或表达式。它让你可以编写简洁而强大的代码，用于处理集合、事件、线程等场景。Lambda 表达式广泛用于 LINQ 查询和委托，简化了操作代码。

一、Lambda 表达式的基本语法

Lambda 表达式使用 => 符号分隔参数列表和表达式或代码块，称为"lambda 运算符"。其基本语法格式如下：

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(parameters) => expression

或

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(parameters) => { statements }

parameters 是参数列表，可以有零个、一个或多个参数。如果只有一个参数，括号可以省略。
expression 是表达式的主体，通常是一个单行语句，返回值会自动推断。
{ statements } 是多行语句的主体，可以包含多个代码行，并需要明确使用 return 语句返回值。

二、示例演示

以下是一些简单的 Lambda 表达式示例：

无参数的 Lambda 表达式

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// 无参数的 Lambda 表达式
Action greet = () => Console.WriteLine("Hello, world!");
greet(); // 输出：Hello, world!

一个参数的 Lambda 表达式

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// 计算一个数的平方
Func<int, int> square = x => x * x;
int result = square(5); // result = 25
Console.WriteLine(result);

多个参数的 Lambda 表达式

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// 两个数相加
Func<int, int, int> add = (x, y) => x + y;
int sum = add(3, 4); // sum = 7
Console.WriteLine(sum);

带代码块的 Lambda 表达式

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// 带有多行代码块的 Lambda 表达式
Func<int, int, int> max = (a, b) =>
{
    if (a > b)
        return a;
    else
        return b;
};
int largerNumber = max(10, 20); // largerNumber = 20
Console.WriteLine(largerNumber);

三、Lambda 表达式与委托的关系

Lambda 表达式通常用来创建委托或表达式树。委托是一种类型安全的函数指针，用于引用方法。Lambda 表达式可以直接赋值给委托。

例如：

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// 定义一个委托类型
delegate int Operation(int x, int y);

// 使用 Lambda 表达式来创建委托实例
Operation multiply = (x, y) => x * y;
int product = multiply(3, 4); // product = 12
Console.WriteLine(product);

四、Lambda 表达式在 LINQ 中的应用

LINQ（Language Integrated Query）是 C# 提供的一种查询语法，可以与 Lambda 表达式结合使用，以便对集合进行查询操作。

例如，对一个整数列表进行过滤和排序：

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using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;

class Program
{
    static void Main()
    {
        List<int> numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };

        // 使用 Lambda 表达式筛选出偶数，并按降序排序
        var evenNumbers = numbers.Where(n => n % 2 == 0).OrderByDescending(n => n);

        foreach (var number in evenNumbers)
        {
            Console.WriteLine(number); // 输出：10 8 6 4 2
        }
    }
}

在上面的例子中，Where 方法用于筛选偶数，OrderByDescending 方法用于按降序排序。这些方法都接受 Lambda 表达式作为参数。

五、捕获外部变量

Lambda 表达式可以捕获外部变量，并在表达式的生命周期内保留它们的状态。这被称为"闭包"。

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int factor = 3;
Func<int, int> multiply = n => n * factor;

Console.WriteLine(multiply(5)); // 输出：15
factor = 5;
Console.WriteLine(multiply(5)); // 输出：25

在这个例子中，Lambda 表达式捕获了外部变量 factor，并随着 factor 的变化而变化。

六、表达式树

表达式树是 Lambda 表达式的一种特殊用法。它允许你将代码表示为数据结构，可以在运行时动态生成和执行代码。表达式树主要用于 LINQ to SQL、Entity Framework 等框架中，将查询转换为 SQL 查询语句。

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using System;
using System.Linq.Expressions;

class Program
{
    static void Main()
    {
        // 创建表达式树
        Expression<Func<int, int>> expression = x => x * 2;

        // 分析表达式树的结构
        Console.WriteLine($"表达式类型: {expression.NodeType}");
        Console.WriteLine($"表达式体: {expression.Body}");
        Console.WriteLine($"参数: {expression.Parameters[0].Name}");
    }
}

在这个例子中，expression 是一个表达式树，它描述了一个简单的数学运算（将输入乘以 2）。可以对表达式树进行分析、修改和动态编译。

七、Lambda 表达式与匿名方法的比较

Lambda 表达式和匿名方法类似，都是用来定义内联函数的，但 Lambda 表达式更简洁。下面是它们的对比：

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// 匿名方法
Func<int, int> square1 = delegate (int x) { return x * x; };

// Lambda 表达式
Func<int, int> square2 = x => x * x;

Lambda 表达式更简洁，同时还支持捕获外部变量、更好的类型推断等功能。

八、常用的 Lambda 表达式方法

Where：筛选集合中的元素。
Select：投影集合中的元素到新的形式。
OrderBy / OrderByDescending：按指定字段升序或降序排序。
GroupBy：对集合中的元素进行分组。
Any / All：判断集合中是否有任何或全部元素满足条件。
First / FirstOrDefault：获取集合中第一个或符合条件的第一个元素。
Sum / Average / Max / Min：对集合中的数值进行汇总。

例如，统计列表中所有偶数的和：

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List<int> numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
int evenSum = numbers.Where(n => n % 2 == 0).Sum();
Console.WriteLine(evenSum); // 输出：30

九、总结

Lambda 表达式是 C# 中定义匿名函数的简洁语法，使代码更具可读性和简洁性。
Lambda 表达式广泛应用于 LINQ 查询、委托、事件处理和异步编程。
表达式树允许程序动态创建和执行代码，是构建复杂查询和框架的基础。
**捕获外部变量（闭包）**使 Lambda 表达式更为灵活。

通过 Lambda 表达式，C# 提供了一种强大的、简洁的函数式编程风格，大大简化了对数据的处理操作。