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語言集成查詢

一項為.Net提供SQL自然查詢語法的技術

語言集成查詢（英語：Language Integrated Query，縮寫：LINQ），發音"link"，是微軟的一項技術，新增一種自然查詢的SQL語法到.NET Framework的程式語言中，目前可支援C#以及Visual Basic .NET語言。2007年11月19日隨.NET Framework 3.5發布了LINQ技術。

包括LINQ to Objects、LINQ to SQL、LINQ to Datasets、LINQ to Entities、LINQ to Data Source、LINQ to XML/XSD等。

語言風格

LINQ依賴於語言的多項新增風格，來展示出查詢語言的擴充性。例如：C#:

匿名型別

匿名型別（Anonymous type）是C# 3.0與Visual Basic 9.0新增的功能，它允許開發人員可以使用不具型別的方式建立新的資料結構，而真正的型別在編譯時期，由C# (或VB) Compiler自動產生，並寫入編譯目的檔中，它可以讓開發人員能夠很簡單利用匿名型別建立物件，LINQ中的select指令即是利用這種特性來建立回傳物件。

匿名類型本質上是表達元組（tuple），採用值語義。

下列使用匿名型別的程式碼： 

    [WebGet]
    public IQueryable<Categories> GetCategoryByName(string CategoryName)
    {
        try
        {
            var query = base.CurrentDataSource.Categories.Where
　　　　　　　　　("it.CategoryName = @Name", new ObjectParameter[] { new ObjectParameter("Name", CategoryName) });
        }
        catch (Exception)
        {
            throw;
        }
        return query;
    }

會由編譯器改寫為： 

    [WebGet]
    public IQueryable<Categories> GetCategoryByName(string CategoryName)
    {
        IQueryable<Categories> CS$1$0000;　// 由編譯器改寫而成。
        try
        {
            CS$1$0000 = base.CurrentDataSource.Categories.Where
　　　　　　　　　("it.CategoryName = @Name", new ObjectParameter[] { new ObjectParameter("Name", CategoryName) });
        }
        catch (Exception)
        {
            throw;
        }
        return CS$1$0000;
    }

擴展方法 (Extension method)

Lambda表達式 (Lambda expression)

表達式樹 (Expression tree)

查詢表達式語法

from RangeVariable in IEnumerable<T>或IQueryable<T>的Collection
<Standard Query  Operators> <lambda expression>
<select or groupBy operator> <result   formation>

流利語法

LINQ查詢時有兩種語法可供選擇：查詢表達式語法（Query Expression）和流利語法（Fluent Syntax）。前者使用查詢運算符；後者利用System.Linq.Enumerable類中定義的擴展方法和Lambda表達式方式進行查詢。CLR本身並不理解查詢表達式語法，它只理解流利語法。編譯器負責把查詢表達式語法編譯為流利語法。

以下是一個示例LINQ方法語法的查詢，返回數組中的偶數： 

int[] ints={1,2,3,4};
var result = ints.Where(p => p % 2 == 0).ToArray();

對比流利語法和C#的傳統語法： 

//   extension methods make LINQ elegant
            IEnumerable<string> query = names
                .Where(n => n.Contains("a"))
                .OrderBy(n => n.Length)
                .Select(n => n.ToUpper());
 
//   static methods lose query's fluency
            IEnumerable<string> query2 =
                Enumerable.Select(
                    Enumerable.OrderBy(
                        Enumerable.Where(names, n => n.Contains("a")
                        ), n => n.Length
                    ), n => n.ToUpper()
                );

標準查詢運算子 (Standard query operators)

System.Linq.Enumerable靜態類聲明了一套標準查詢操作符（Standard Query Operators，SQO）方法集合。基本語法如下： 

 using (var db = new EntityContext())
 {
     var roles = from o in db.Users
                where o.Account == "Apollo"
                select o.Roles;
     …
 }

標準查詢操作符和Lambda表達式的關係非常密切。編譯器會將上述表達式轉化為下述以Lambda表達式為參數的顯式擴展方法調用序列： 

 using (var db = new EntityContext())
 {
     var roles = db.Users.Where(o => o.Account == "Apollo").Select(o => o.Roles);
 }
操作符 類別 語義 流利語法示例 查詢表達式語法示例
Where 篩選操作符(Restriction) Predicate→bool 
var user = 
db.Users.Where(
o => o.Roles != null);

 
var users = 
from o in db.Users
where o.Roles != null
select o;
Select 投影操作符(Projection) 將對象投影為一個匿名類型實例
TSource→TResult		 
var users = 
db.Users.Select
(o => new { o.Account, o.Password });

var users = 
from o in db.Users
select new { o.Account, o.Password };
SelectMany 投影操作符(Projection) 返回多行結果，用於多表的交叉連接（cross join） 
Dim res = Employees.SelectMany(Function(e)
  e.Family.Select(Function(c)c.name))
Skip 分塊操作符(Partitioning) 跳過前n個元素 
var users = 
db.Users.OrderBy(
o => o.Roles.Count
).Skip(10);
SkipWhile 分塊操作符(Partitioning) 跳過起始處使條件為真的所有元素 
var users = 
db.Users.OrderBy(
o => o.Roles.Count).SkipWhile(
o => o.Roles == 3);
Take 分塊操作符(Partitioning) 返回開頭之處的n個元素 
var users = 
db.Users.OrderBy(
o => o.Roles.Count).Take(5);
TakeWhile 分塊操作符(Partitioning) 返回起始處使條件為真的所有元素 
var users = 
db.Users.OrderBy(
o => o.Roles.Count).TakeWhile(
o => o.Roles.Count == 3);
Join 連接操作符 內連接兩個或多個表，僅限於Equals運算符 
var categoriesProducts = 
from c in nWEntities.Categories
join p in nWEntities.Products
on c.CategoryID equals p.CategoryID
into productsByCategoryID
select new
{
c.CategoryName,
productCount = 
productsByCategoryID.Count()
};
GroupJoin 連接操作符 類似於LEFT OUTER JOIN，右側集合匹配於左側集合鍵值的元素被分組 
From cust In customers Group 
Join ord In orders 
On cust.CustomerID 
 Equals ord.CustomerID 
Into CustomerOrders = Group, 
   OrderTotal = Sum(ord.Total)
Concat 合併操作符 用於連接兩個序列 returnValue = firstSeq.Concat(secondSeq)
OrderBy 排序操作符(Ordering) 升序排列
TSource→TKey		 
var users = 
db.Users.OrderBy(
o => o.Roles.Count);

var users = 
from o in db.Users
orderby o.Roles.Count
select o;
OrderByDescending 排序操作符(Ordering) 降序排列 
var users = 
db.Users.OrderByDescending(
o => o.Roles.Count);

var users = 
from o in db.Users
orderby o.Roles.Count descending
select o;
ThenBy 排序操作符(Ordering) 只能對IOrderedEnumerable接口對象使用
ThenByDescending 排序操作符(Ordering) 只能對IOrderedEnumerable接口對象使用
Reverse 排序操作符(Ordering) 只能對IOrderedEnumerable接口對象使用
GroupBy 分組操作符 
var users = 
db.Users.GroupBy(
o => o.Roles.Count);

var users = 
from o in db.Users
group o by o.Roles.Count into g
select new { RoleCount = g.Key, Group = g };
Distinct 集合操作符 去重複 
var roles = 
user.Roles.Distinct();
Union 集合操作符 集合併，還去重複 
var roles = 
user1.Roles.Union(
user2.Roles);
Intersect 集合操作符 集合交 
var roles = 
user1.Roles.Intersect(
user2.Roles);
Except 集合操作符 集合差 
var roles = 
user1.Roles.Except(
user2.Roles);
AsEnumerable 轉換操作符 用於把一個IEnumerable的派生類型轉化為IEnumerable類型
AsQueryable 轉換操作符 IEnumerable(Of T)轉化為IQueryable(Of T).
ToArray 轉換操作符 轉換為數組
ToList 轉換操作符 轉換為List
ToDictionary 轉換操作符 轉換為一對一的字典（鍵-值對的集合）
ToLookup 轉換操作符 轉換為一對多的字典（鍵-值集的集合）
OfType 轉換操作符 獲取指定類型的元素組成一個數組 
object[] numbers = { null, 1.0,
 "two", 3, "four", 5, 
"six", 7.0 };
var doubles = 
numbers.OfType<double>();
Cast 轉換操作符 把序列的所有元素轉換為指定類型
SequenceEqual 相等操作符 兩個序列的元素依次相同返回真。
使用元素所屬類的IEqualityComparer(Of T) 泛型界面做相等比較
First 元素操作符 返回序列第一個元素（或滿足條件第一個元素），沒有則異常
FirstOrDefault 元素操作符 返回序列第一個元素，沒有則返回空或默認值 
var user = 
db.Users.FirstOrDefault(
o => o.Roles.Count == 3);
Last 元素操作符 返回序列最後一個元素，沒有則異常
LastOrDefault 元素操作符 返回序列最後一個元素，沒有則返回空或默認值 
var user = 
db.Users.LastOrDefault(
o => o.Roles.Count == 3);
Single 元素操作符 返回序列唯一元素，如果沒有元素或多個元素則異常
SingleOrDefault 元素操作符 返回序列唯一元素，如果多個元素則異常 
var user = db.Users.SingleOrDefault(o => o.Account == "Apollo");
ElementAt 元素操作符 返回序列指定元素，失敗則異常
ElementAtOrDefault 元素操作符 返回序列指定元素，失敗則空或默認值
DefaultIfEmpty 元素操作符 返回序列，如果序列為空則返回元素的默認值 
For Each number As Integer 
In numbers.DefaultIfEmpty()   
output.AppendLine(number)
Next
All 量詞操作符 序列所有元素滿足條件則為真 
var result 
= db.Users.All(
o => o.Roles.Count == 3);
Any 量詞操作符 序列有一個元素滿足條件則為真 
var result 
= db.Users.Any(
o => o.Roles.Count == 3);
Contains 量詞操作符 是否包含一個元素 
var result = 
db.Users.Where(
o => o.Roles.Count == 3
).Contains(user1);
Count 聚合統計操作符 計數，可選一個謂詞 
var result 
= db.Users.Count
(o => o.Roles.Count == 3);
LongCount 聚合統計操作符 計數，返回Int64類型
Sum 聚合統計操作符 求和，可選對一個lambda函數表達式 
var result 
= db.Users.Sum
(o => o.Roles.Count);
Min 聚合統計操作符 最小值，可選對一個lambda函數表達式 
var result 
= db.Users.Min
(o => o.Roles.Count);
Max 聚合統計操作符 
var result 
= db.Users.Max
(o => o.Roles.Count);
Average 聚合統計操作符 
var result 
= db.Users.Average
(o => o.Roles.Count);
Aggregate 聚合統計操作符 參數為一個委託，在序列的每個元素上執行該委託。
委託的第一個參數為當前累計值，第二個參數為當前元素，
返回值為新的累計值		 
Dim reversed As String = 
words.Aggregate(
Function(ByVal current,
 ByVal word) 
word & " " & current)
equals/Equals 關鍵字 用於Join子句
from/From 關鍵字
in/In 關鍵字 指出數據源
into/Into 關鍵字 用於Group By子句
key 關鍵字 用於Group By子句的無名類型
let 關鍵字 給表達式定義別名 
From prod In products 
Let Discount = 
prod.UnitPrice * 0.1 
Where Discount >= 50 
Select prod.ProductName, 
prod.UnitPrice, Discount
Group 關鍵字 在GroupBy子句的Into中用於辨識分組結果 
From num In numbers 
Group num By 
remainder5 = 
(num Mod 5) Into Group
Range 方法 產生一個整數序列 
From n In 
Enumerable.Range(100, 50)
Repeat 方法 產生一個整數序列 
From n In  
Enumerable.Repeat(7, 10)

LINQ的各式言語支援度

下列的言語支持LINQ。

註：C++/CLI尚未支援LINQ。但是有第三方的C++套件[1]，以及第三方的PHP套件[2]

LINQ的範例

一個簡單例子： 

using System;
using System.Linq;

namespace DuckTyping
{
    internal class Program
    {
        private static void Main()
        {
            int[] array = { 1, 5, 2, 10, 7 };  
            // Select squares of all odd numbers in the array sorted in descending order
            var results = from x in array
                                     where x % 2 == 1
                                     orderby x descending
                                     select x * x;
            foreach (var result in results)
            {
                Console.WriteLine(result); 
            }
        }
    }
}

輸出： 49 25 1

另一個例子： 

// the Northwind type is a subclass of DataContext created by SQLMetal
// Northwind.Orders is of type Table<Order>
// Northwind.Customers is of type Table<Customer>

Northwind db = new Northwind(connectionString);
 
// use 'var' keyword because there is no name for the resultant type of the projection
 
var q =  from o in db.Orders
         from c in db.Customers
         where o.Quality == "200" && (o.CustomerID == c.CustomerID)
         select new { o.DueDate, c.CompanyName, c.ItemID, c.ItemName };
 
// q is now an IEnumerable<T>, where T is the anonymous type generated by the compiler

foreach (var t in q)
{
    // t is strongly typed, even if we can't name the type at design time
 
    Console.WriteLine("DueDate Type = {0}", t.DueDate.GetType());
    Console.WriteLine("CompanyName (lowercased) = {0}", t.CompanyName.ToLower());
    Console.WriteLine("ItemID * 2 = {0}", t.ItemID * 2);
}

Visual Studio支持

LINQ目前由Visual Studio 2008、2010、2012、2013、2015、2017、2019支持。

語言擴展

微軟同樣提供了LINQExtender，允許使用者在不了解LINQ實現細節的情況下，編寫自己的LINQ擴展。 如：LINQ to Twitter,LINQ to Oracle,LINQ to Active Directory等

參考文獻

  1. ^ LINQ for C++. [2014-02-18]. （原始內容存檔於2014-02-16）. 
  2. ^ PHPLinq. [2014-02-18]. （原始內容存檔於2014-02-22）. 

外部連結

參見

取自「https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=语言集成查询&oldid=72281790」