【转】背后的故事之 – 快乐的Lambda表明式(一)

快乐的Lambda表达式(二)

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  自从兰姆da随.NET
Framework3.5涌出在.NET开发者面前来说,它曾经给大家带来了太多的欢乐。它优雅,对开发者更团结,能增高支付效用,天啊!它还有可能回落暴发局部机密错误的或是。LINQ包括ASP.NET
MVC中的很多功效都是用兰姆(Lamb)da实现的。我只得说自从用了Lambda,我腰也不酸了,腿也不疼了,手指也不抽筋了,就连写代码bug都少了。小伙伴们,你们今日用拉姆(Lamb)da了么?可是你实在精通它么?明日我们就来出彩的认识一下呢。

  本文会介绍到有的Lambda的基础知识,然后会有一个不大的性质测试对照兰姆da表明式和通常方法的习性,接着大家会经过IL来深刻掌握拉姆(Lamb)da到底是什么样,最终大家将用Lambda表明式来促成部分JavaScript里面比较常见的形式。

了解Lambda     

  在.NET
1.0的时候,我们都精晓我们平时使用的是寄托。有了寄托呢,我们就足以像传递变量一样的传递格局。在早晚程序上来讲,委托是一种强类型的托管的办法指针,曾经也一时被我们用的这叫一个广阔呀,可是总的来说委托行使起来依然有一部分繁琐。来探视使用一个委托一起要以下多少个步骤:

  1. 用delegate关键字成立一个信托,包括讲明再次回到值和参数类型
  2. 行使的地方接到这么些委托
  3. 始建那一个委托的实例并指定一个重返值和参数类型匹配的主意传递过去

  复杂呢?好啊,也许06年你说不复杂,但是现在,真的挺复杂的。

  后来,幸运的是.NET
2.0为了们带来了泛型。于是我们有了泛型类,泛型方法,更紧要的是泛型委托。最后在.NET3.5的时候,我们Microsoft的哥们们终于发现到实在大家只需要2个泛型委托(使用了重载)就足以覆盖99%的行使意况了。

  • Action 没有输入参数和重返值的泛型委托
  • Action<T1, …, T16> 可以接到1个到16个参数的无重临值泛型委托
  • Func<T1, …, T16, 陶特>
    可以接收0到16个参数并且有重回值的泛型委托

  这样我们就可以跳过地点的率先步了,不过第2步仍旧必须的,只是用Action或者Func替换了。别忘了在.NET2.0的时候我们还有匿名情势,即便它没怎么流行起来,不过我们也给它
一个露脸的火候。

Func<double, double> square = delegate (double x) {
    return x * x;
}

  最终,终于轮到大家的拉姆da优雅的出台了。

// 编译器不知道后面到底是什么玩意,所以我们这里不能用var关键字
Action dummyLambda = () => { Console.WriteLine("Hello World from a Lambda expression!"); };

// double y = square(25);
Func<double, double> square = x => x * x;

// double z = product(9, 5);
Func<double, double, double> product = (x, y) => x * y;

// printProduct(9, 5);
Action<double, double> printProduct = (x, y) => { Console.WriteLine(x * y); };

// var sum = dotProduct(new double[] { 1, 2, 3 }, new double[] { 4, 5, 6 });
Func<double[], double[], double> dotProduct = (x, y) =>
{
    var dim = Math.Min(x.Length, y.Length);
    var sum = 0.0;
    for (var i = 0; i != dim; i++)
        sum += x[i] + y[i];
    return sum;
};

// var result = matrixVectorProductAsync(...);
Func<double, double, Task<double>> matrixVectorProductAsync = async (x, y) =>
{
    var sum = 0.0;
    /* do some stuff using await ... */
    return sum;
};

 

  从位置的代码中我们得以看到:

  • 比方只有一个参数,不需要写()
  • 一经只有一条实施语句,并且我们要再次来到它,就不需要{},并且不要写return
  • 兰姆(Lamb)da可以异步执行,只要在头里加上async关键字即可
  • Var关键字在多数情况下都无法使用

  当然,关于最后一条,以下这一个情况下我们仍然得以用var关键字的。原因很简单,大家告诉编译器,前边是个什么样项目就足以了。

Func<double,double> square = (double x) => x * x;

Func<string,int> stringLengthSquare = (string s) => s.Length * s.Length;

Action<decimal,string> squareAndOutput = (decimal x, string s) =>
{
    var sqz = x * x;
    Console.WriteLine("Information by {0}: the square of {1} is {2}.", s, x, sqz);
};

  现在,我们早已知晓Lambda的局部主干用法了,固然只是就这个事物,这就不叫快乐的Lambda表达式了,让大家看看下边的代码。

var a = 5;
Func<int,int> multiplyWith = x => x * a;
var result1 = multiplyWith(10); //50
a = 10;
var result2 = multiplyWith(10); //100

  是不是有一些感觉了?大家得以在拉姆(Lamb)da表明式中用到外围的变量,没错,也就是传说中的闭包啦。

void DoSomeStuff()
{
    var coeff = 10;
    Func<int,int> compute = x => coeff * x;
    Action modifier = () =>
    {
        coeff = 5;
    };

    var result1 = DoMoreStuff(compute);

    ModifyStuff(modifier);

    var result2 = DoMoreStuff(compute);
}

int DoMoreStuff(Func<int,int> computer)
{
    return computer(5);
}

void ModifyStuff(Action modifier)
{
    modifier();
}

  在地点的代码中,DoSomeStuff方法里面的变量coeff实际是由外部方法ModifyStuff修改的,也就是说ModifyStuff那些方法拥有了访问DoSomeStuff里面一个片段变量的力量。它是怎么成功的?大家立时会说的J。当然,这些变量效率域的题材也是在动用闭包时应当小心的地点,稍有不慎就有可能会吸引你不意的结局。看看下边这多少个您就理解了。

var buttons = new Button[10];

for (var i = 0; i < buttons.Length; i++)
{
    var button = new Button();
    button.Text = (i + 1) + ". Button - Click for Index!";
    button.OnClick += (s, e) => { Messagebox.Show(i.ToString()); };
    buttons[i] = button;
}

  猜猜你点击那个按钮的结果是怎么?是”1, 2,
3…”。然而,其实确实的结果是所有都呈现10。为何?不明觉历了吗?那么一旦防止这种意况吧?

var button = new Button();
var index = i;
button.Text = (i + 1) + ". Button - Click for Index!";
button.OnClick += (s, e) => { Messagebox.Show(index.ToString()); };
buttons[i] = button;

  其实做法很粗略,就是在for的轮回之中把目前的i保存下来,那么每一个表明式里面储存的值就不平等了。

  接下去,我们整点高级的货,和兰姆(Lamb)da息息相关的表明式(Expression)。为何说什么样有关,因为我们可以用一个Expression将一个兰姆da保存起来。并且同意大家在运转时去解释这多少个兰姆(Lamb)da表明式。来看一下底下简单的代码:

Expression<Func<MyModel, int>> expr = model => model.MyProperty;
var member = expr.Body as MemberExpression;
var propertyName = member.Expression.Member.Name; 

  那一个实在是Expression最简便的用法之一,我们用expr存储了后头的表达式。编译器会为我们转变表明式树,在表达式树中概括了一个元数据像参数的连串,名称还有方法体等等。在LINQ
TO
SQL中就是经过这种方法将大家设置的尺度经过where扩展方法传递给末端的LINQ
Provider举行诠释的,而LINQ
Provider解释的历程实际上就是将表达式树转换成SQL语句的长河。

Lambda表达式的习性

  关于兰姆(Lamb)da性能的问题,我们先是可能会问它是比平日的措施快吗?仍旧慢呢?接下去我们就来一琢磨竟。首先大家透过一段代码来测试一下一般性方法和兰姆(Lamb)da表达式之间的性能差别。

class StandardBenchmark : Benchmark
{
    const int LENGTH = 100000;
    static double[] A;
    static double[] B;

    static void Init()
    {
        var r = new Random();
        A = new double[LENGTH];
        B = new double[LENGTH];

        for (var i = 0; i < LENGTH; i++)
        {
            A[i] = r.NextDouble();
            B[i] = r.NextDouble();
        }
    }

    static long LambdaBenchmark()
    {
        Func<double> Perform = () =>
        {
            var sum = 0.0;

            for (var i = 0; i < LENGTH; i++)
                sum += A[i] * B[i];

            return sum;
        };
        var iterations = new double[100];
        var timing = new Stopwatch();
        timing.Start();

        for (var j = 0; j < iterations.Length; j++)
            iterations[j] = Perform();

        timing.Stop();
        Console.WriteLine("Time for Lambda-Benchmark: \t {0}ms", timing.ElapsedMilliseconds);
        return timing.ElapsedMilliseconds;
    }

    static long NormalBenchmark()
    {
        var iterations = new double[100];
        var timing = new Stopwatch();
        timing.Start();

        for (var j = 0; j < iterations.Length; j++)
            iterations[j] = NormalPerform();

        timing.Stop();
        Console.WriteLine("Time for Normal-Benchmark: \t {0}ms", timing.ElapsedMilliseconds);
        return timing.ElapsedMilliseconds;
    }

    static double NormalPerform()
    {
        var sum = 0.0;

        for (var i = 0; i < LENGTH; i++)
            sum += A[i] * B[i];

        return sum;
    }
}
}

  代码很简短,大家因此实践同一的代码来相比较,一个身处Lambda表明式里,一个身处普通的法门里面。通过4次测试拿到如下结果:

  Lambda  Normal-Method

  70ms  84ms
  73ms  69ms
  92ms  71ms
  87ms  74ms

  按理来说,拉姆da应该是要比平日方法慢很小一点点的,不过不了解第一次的时候怎么兰姆da会比普通方法还快一些。-
-!不过经过如此的相比较自己想至少可以表达兰姆da和一般性方法之间的性质其实几乎是绝非分其它。  

  那么兰姆da在通过编译之后会化为啥样体统吗?让LINQPad告诉您。

图片 2

  上图中的Lambda表明式是这么的:

Action<string> DoSomethingLambda = (s) =>
{
    Console.WriteLine(s);// + local
};

  对应的常备方法的写法是这样的:

void DoSomethingNormal(string s)
{
    Console.WriteLine(s);
}

  上边两段代码生成的IL代码呢?是如此地:

DoSomethingNormal:
IL_0000:  nop         
IL_0001:  ldarg.1     
IL_0002:  call        System.Console.WriteLine
IL_0007:  nop         
IL_0008:  ret         
<Main>b__0:
IL_0000:  nop         
IL_0001:  ldarg.0     
IL_0002:  call        System.Console.WriteLine
IL_0007:  nop         
IL_0008:  ret       

  最大的不同就是办法的称号以及艺术的拔取而不是声称,注解实际上是一律的。通过地点的IL代码我们得以观看,这多少个表明式实际被编译器取了一个称谓,同样被放在了眼前的类里面。所以实际,和大家调类里面的点子没有什么样两样。下边这张图表达了这么些编译的历程:

图片 3

  下面的代码中从不应用外部变量,接下去大家来看此外一个例证。

void Main()
{
    int local = 5;

    Action<string> DoSomethingLambda = (s) => {
        Console.WriteLine(s + local);
    };

    global = local;

    DoSomethingLambda("Test 1");
    DoSomethingNormal("Test 2");
}

int global;

void DoSomethingNormal(string s)
{
    Console.WriteLine(s + global);
}

  本次的IL代码会有什么样不同么?

IL_0000:  newobj      UserQuery+<>c__DisplayClass1..ctor
IL_0005:  stloc.1     
IL_0006:  nop         
IL_0007:  ldloc.1     
IL_0008:  ldc.i4.5    
IL_0009:  stfld       UserQuery+<>c__DisplayClass1.local
IL_000E:  ldloc.1     
IL_000F:  ldftn       UserQuery+<>c__DisplayClass1.<Main>b__0
IL_0015:  newobj      System.Action<System.String>..ctor
IL_001A:  stloc.0     
IL_001B:  ldarg.0     
IL_001C:  ldloc.1     
IL_001D:  ldfld       UserQuery+<>c__DisplayClass1.local
IL_0022:  stfld       UserQuery.global
IL_0027:  ldloc.0     
IL_0028:  ldstr       "Test 1"
IL_002D:  callvirt    System.Action<System.String>.Invoke
IL_0032:  nop         
IL_0033:  ldarg.0     
IL_0034:  ldstr       "Test 2"
IL_0039:  call        UserQuery.DoSomethingNormal
IL_003E:  nop         

DoSomethingNormal:
IL_0000:  nop         
IL_0001:  ldarg.1     
IL_0002:  ldarg.0     
IL_0003:  ldfld       UserQuery.global
IL_0008:  box         System.Int32
IL_000D:  call        System.String.Concat
IL_0012:  call        System.Console.WriteLine
IL_0017:  nop         
IL_0018:  ret         

<>c__DisplayClass1.<Main>b__0:
IL_0000:  nop         
IL_0001:  ldarg.1     
IL_0002:  ldarg.0     
IL_0003:  ldfld       UserQuery+<>c__DisplayClass1.local
IL_0008:  box         System.Int32
IL_000D:  call        System.String.Concat
IL_0012:  call        System.Console.WriteLine
IL_0017:  nop         
IL_0018:  ret         

<>c__DisplayClass1..ctor:
IL_0000:  ldarg.0     
IL_0001:  call        System.Object..ctor
IL_0006:  ret      

  你发觉了吧?六个法子所编译出来的情节是一模一样的,
DoSomting诺玛l和<>c__DisplayClass1.<Main>b__0,它们中间的始末是均等的。然则最大的不一致,请留意了。当我们的兰姆da表明式里面用到了外部变量的时候,编译器会为那些Lambda生成一个类,在那一个类中带有了俺们表明式方法。在行使那些Lambda表明式的地点呢,实际上是new了这么些类的一个实例举行调用。这样的话,大家表明式里面的外部变量,也就是上边代码中用到的local实际上是以一个全局变量的地点存在于那一个实例中的。

图片 4

用Lambda表达式实现部分在JavaScript中流行的形式

  说到JavaScript,最近几年正是风声水起。不光可以利用拥有大家软件工程现存的局部设计格局,并且鉴于它的油滑,还有局部由于JavaScript特性而爆发的形式。比如说模块化,即刻施行方法体等。.NET由于是强类型编译型的语言,灵活性自然不如JavaScript,然则这并不意味着JavaScript能做的事情.NET就不可以做,下边我们就来实现部分JavaScript中好玩的写法。

回调格局

  回调格局也并非JavaScript特有,其实在.NET1.0的时候,大家就可以用委托来贯彻回调了。然则前天我们要落实的回调可就不相同了。

void CreateTextBox()
{
    var tb = new TextBox();
    tb.IsReadOnly = true;
    tb.Text = "Please wait ...";
    DoSomeStuff(() => {
        tb.Text = string.Empty;
        tb.IsReadOnly = false;
    });
}

void DoSomeStuff(Action callback)
{
    // Do some stuff - asynchronous would be helpful ...
    callback();
}

  上边的代码中,我们在DoSomeStuff完成以后,再做一些政工。那种写法在JavaScript中是很常见的,jQuery中的Ajax的oncompleted,
onsuccess不就是这般实现的么?又或者LINQ扩大方法中的foreach不也是这样的么?

回去方法

  大家在JavaScript中可以直接return一个方法,在.net中尽管不可能一向回到方法,不过我们可以回去一个表明式。

Func<string, string> SayMyName(string language)
{
    switch(language.ToLower())
    {
        case "fr":
            return name => {
                return "Je m'appelle " + name + ".";
            };
        case "de":
            return name => {
                return "Mein Name ist " + name + ".";
            };
        default:
            return name => {
                return "My name is " + name + ".";
            };
    }
}

void Main()
{
    var lang = "de";
    //Get language - e.g. by current OS settings
    var smn = SayMyName(lang);
    var name = Console.ReadLine();
    var sentence = smn(name);
    Console.WriteLine(sentence);
}

  是不是有一种政策形式的感觉?这还不够完美,这一堆的switch
case看着就心烦,让我们用Dictionary<TKey,电视alue>来简化它。来看望来面这货:

static class Translations
{
    static readonly Dictionary<string, Func<string, string>> smnFunctions = new Dictionary<string, Func<string, string>>();

    static Translations()
    {
        smnFunctions.Add("fr", name => "Je m'appelle " + name + ".");
        smnFunctions.Add("de", name => "Mein Name ist " + name + ".");
        smnFunctions.Add("en", name => "My name is " + name + ".");
    }

    public static Func<string, string> GetSayMyName(string language)
    {
        //Check if the language is available has been omitted on purpose
        return smnFunctions[language];
    }
}

自定义型方法

  自定义型方法在JavaScript中相比普遍,紧要实现思路是那些点子被设置成一个性质。在给这一个特性附值,甚至推行进程中大家得以每日变动这些特性的针对性,从而达到改变这一个模式的目地。

class SomeClass
{
    public Func<int> NextPrime
    {
        get;
        private set;
    }

    int prime;

    public SomeClass
    {
        NextPrime = () => {
            prime = 2;

            NextPrime = () => {
                   // 这里可以加上 第二次和第二次以后执行NextPrive()的逻辑代码
                return prime;
            };

            return prime;
        }
    }
}

  上边的代码中当NextPrime第一次被调用的时候是2,与此同时,我们改变了NextPrime,咱们得以把它指向此外的主意,和JavaScrtip的八面玲珑比起来也不差啊?假若你还不满意,这下边的代码应该能知足你。

Action<int> loopBody = i => {
    if(i == 1000)
        loopBody = //把loopBody指向别的方法

    /* 前10000次执行下面的代码 */
};

for(int j = 0; j < 10000000; j++)
    loopBody(j);

  在调用的地方大家决不考虑太多,然后这多少个措施本身就有着调优性了。我们原本的做法或许是在认清i==1000自此一贯写上相应的代码,那么和现在的把该方法指向另外一个办法有什么分别吧?

自举办办法

  JavaScript 中的自实施格局有以下多少个优势:

  1. 不会污染全局环境
  2. 担保自进行里面的办法只会被执行一遍
  3. 释疑完顿时实施

  在C#中我们也得以有自推行的章程:

(() => {
    // Do Something here!
})();

  下面的是绝非参数的,假设你想要出席参数,也异常的简短:

((string s, int no) => {
    // Do Something here!
})("Example", 8);

  .NET4.5最闪的新职能是怎么?async?这里也得以

await (async (string s, int no) => {
    // 用Task异步执行这里的代码
})("Example", 8);

// 异步Task执行完之后的代码  

对象即时伊始化

  我们知道.NET为大家提供了匿名对象,这使用我们得以像在JavaScript里面一样随便的创导我们想要对象。可是别忘了,JavaScript里面可以不仅可以放入数据,还足以放入方法,.NET可以么?要相信,Microsoft不会让大家失望的。

//Create anonymous object
var person = new {
    Name = "Jesse",
    Age = 28,
    Ask = (string question) => {
        Console.WriteLine("The answer to `" + question + "` is certainly 42!");
    }
};

//Execute function
person.Ask("Why are you doing this?");

  可是只要您确实是运作这段代码,是会抛出特其余。问题就在这边,兰姆da表明式是不同意赋值给匿名对象的。可是委托可以,所以在此地大家只需要报告编译器,我是一个怎么品种的信托即可。

var person = new {
    Name = "Florian",
    Age = 28,
    Ask = (Action<string>)((string question) => {
        Console.WriteLine("The answer to `" + question + "` is certainly 42!");
    })
};

  可是此地还有一个问题,假如自身想在Ask方法里面去拜谒person的某一个性能,可以么?

var person = new
{
                Name = "Jesse",
                Age = 18,
                Ask = ((Action<string>)((string question) => {
                    Console.WriteLine("The answer to '" + question + "' is certainly 20. My age is " + person.Age );
                }))
};

  结果是连编译都通可是,因为person在大家的Lambda表达式这里依然没有定义的,当然不容许利用了,不过在JavaScript里面是未曾问题的,咋办呢?.NET能行么?当然行,既然它要提前定义,我们就提前定义好了。

dynamic person = null;
person = new {
    Name = "Jesse",
    Age = 28,
    Ask = (Action<string>)((string question) => {
        Console.WriteLine("The answer to `" + question + "` is certainly 42! My age is " + person.Age + ".");
    })
};

//Execute function
person.Ask("Why are you doing this?");  

运作时分支

  那个形式和自定义型方法有些类似,唯一的不等是它不是在概念自己,而是在概念其它形式。当然,唯有当以此主意基于属性定义的时候才有这种实现的或许。

public Action AutoSave { get; private set; }

public void ReadSettings(Settings settings)
{
    /* Read some settings of the user */

    if(settings.EnableAutoSave)
        AutoSave = () => { /* Perform Auto Save */ };
    else
        AutoSave = () => { }; //Just do nothing!
}

  可能有人会以为这多少个没什么,不过仔细思考,你在外面只需要调用AutoSave就可以了,另外的都并非管。而以此AutoSave,也不用每趟执行的时候都需要去检查部署文件了。

总结

  拉姆da表达式在最后编译之后实质是一个主意,而我们表明兰姆da表明式呢实质上是以委托的情势传递的。当然我们仍可以够经过泛型表达式Expression来传递。通过兰姆da表明式形成闭包,可以做过多工作,可是有一些用法现在还留存争议,本文只是做一个概述
:),假诺有不妥,还请拍砖。谢谢匡助 🙂

再有更Dora姆da表明式的特殊玩法,请移步: 背后的故事之 –
快乐的拉姆da表明式(二)

 原文链接: http://www.codeproject.com/Articles/507985/Way-to-Lambda

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