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语言集成查询

一項為.Net提供SQL自然查詢語法的技術

语言集成查询（英语：Language Integrated Query，缩写：LINQ），发音"link"，是微软的一项技术，新增一种自然查询的SQL语法到.NET Framework的编程语言中，目前可支持C#以及Visual Basic .NET语言。2007年11月19日随.NET Framework 3.5发布了LINQ技术。

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

语言风格

LINQ依赖于语言的多项新增风格，来展示出查询语言的扩展性。例如：C#:

匿名类型

匿名类型（Anonymous type）是C# 3.0与Visual Basic 9.0新增的功能，它允许开发人员可以使用不具类型的方式建立新的数据结构，而真正的类型在编译时期，由C# (或VB) Compiler自动产生，并写入编译目标文件中，它可以让开发人员能够很简单利用匿名类型建立物件，LINQ中的select指令即是利用这种特性来建立回传物件。

匿名类型本质上是表达元组（tuple），采用值语义。

下列使用匿名类型的代码： 

    [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;
    }

会由编译器改写为： 

    [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;
    }

扩展方法 (Extension method)

Lambda表达式 (Lambda expression)

表达式树 (Expression tree)

查询表达式语法

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

流利语法

LINQ查询时有两种语法可供选择：查询表达式语法（Query Expression）和流利语法（Fluent Syntax）。前者使用查询运算符；后者利用System.Linq.Enumerable类中定义的扩展方法和Lambda表达式方式进行查询。CLR本身并不理解查询表达式语法，它只理解流利语法。编译器负责把查询表达式语法编译为流利语法。

以下是一个示例LINQ方法语法的查询，返回数组中的偶数： 

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

对比流利语法和C#的传统语法： 

//   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()
                );

标准查询运算符 (Standard query operators)

System.Linq.Enumerable静态类声明了一套标准查询操作符（Standard Query Operators，SQO）方法集合。基本语法如下： 

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

标准查询操作符和Lambda表达式的关系非常密切。编译器会将上述表达式转化为下述以Lambda表达式为参数的显式扩展方法调用序列： 

 using (var db = new EntityContext())
 {
     var roles = db.Users.Where(o => o.Account == "Apollo").Select(o => o.Roles);
 }
操作符 类别 语义 流利语法示例 查询表达式语法示例
Where 筛选操作符(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) 将对象投影为一个匿名类型实例
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) 返回多行结果，用于多表的交叉连接（cross join） 
Dim res = Employees.SelectMany(Function(e)
  e.Family.Select(Function(c)c.name))
Skip 分块操作符(Partitioning) 跳过前n个元素 
var users = 
db.Users.OrderBy(
o => o.Roles.Count
).Skip(10);
SkipWhile 分块操作符(Partitioning) 跳过起始处使条件为真的所有元素 
var users = 
db.Users.OrderBy(
o => o.Roles.Count).SkipWhile(
o => o.Roles == 3);
Take 分块操作符(Partitioning) 返回开头之处的n个元素 
var users = 
db.Users.OrderBy(
o => o.Roles.Count).Take(5);
TakeWhile 分块操作符(Partitioning) 返回起始处使条件为真的所有元素 
var users = 
db.Users.OrderBy(
o => o.Roles.Count).TakeWhile(
o => o.Roles.Count == 3);
Join 连接操作符 内连接两个或多个表，仅限于Equals运算符 
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 连接操作符 类似于LEFT OUTER JOIN，右侧集合匹配于左侧集合键值的元素被分组 
From cust In customers Group 
Join ord In orders 
On cust.CustomerID 
 Equals ord.CustomerID 
Into CustomerOrders = Group, 
   OrderTotal = Sum(ord.Total)
Concat 合并操作符 用于连接两个序列 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) 只能对IOrderedEnumerable接口对象使用
ThenByDescending 排序操作符(Ordering) 只能对IOrderedEnumerable接口对象使用
Reverse 排序操作符(Ordering) 只能对IOrderedEnumerable接口对象使用
GroupBy 分组操作符 
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 去重复 
var roles = 
user.Roles.Distinct();
Union 集合操作符 集合并，还去重复 
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 转换操作符 用于把一个IEnumerable的派生类型转化为IEnumerable类型
AsQueryable 转换操作符 IEnumerable(Of T)转化为IQueryable(Of T).
ToArray 转换操作符 转换为数组
ToList 转换操作符 转换为List
ToDictionary 转换操作符 转换为一对一的字典（键-值对的集合）
ToLookup 转换操作符 转换为一对多的字典（键-值集的集合）
OfType 转换操作符 获取指定类型的元素组成一个数组 
object[] numbers = { null, 1.0,
 "two", 3, "four", 5, 
"six", 7.0 };
var doubles = 
numbers.OfType<double>();
Cast 转换操作符 把序列的所有元素转换为指定类型
SequenceEqual 相等操作符 两个序列的元素依次相同返回真。
使用元素所属类的IEqualityComparer(Of T) 泛型界面做相等比较
First 元素操作符 返回序列第一个元素（或满足条件第一个元素），没有则异常
FirstOrDefault 元素操作符 返回序列第一个元素，没有则返回空或默认值 
var user = 
db.Users.FirstOrDefault(
o => o.Roles.Count == 3);
Last 元素操作符 返回序列最后一个元素，没有则异常
LastOrDefault 元素操作符 返回序列最后一个元素，没有则返回空或默认值 
var user = 
db.Users.LastOrDefault(
o => o.Roles.Count == 3);
Single 元素操作符 返回序列唯一元素，如果没有元素或多个元素则异常
SingleOrDefault 元素操作符 返回序列唯一元素，如果多个元素则异常 
var user = db.Users.SingleOrDefault(o => o.Account == "Apollo");
ElementAt 元素操作符 返回序列指定元素，失败则异常
ElementAtOrDefault 元素操作符 返回序列指定元素，失败则空或默认值
DefaultIfEmpty 元素操作符 返回序列，如果序列为空则返回元素的默认值 
For Each number As Integer 
In numbers.DefaultIfEmpty()   
output.AppendLine(number)
Next
All 量词操作符 序列所有元素满足条件则为真 
var result 
= db.Users.All(
o => o.Roles.Count == 3);
Any 量词操作符 序列有一个元素满足条件则为真 
var result 
= db.Users.Any(
o => o.Roles.Count == 3);
Contains 量词操作符 是否包含一个元素 
var result = 
db.Users.Where(
o => o.Roles.Count == 3
).Contains(user1);
Count 聚合统计操作符 计数，可选一个谓词 
var result 
= db.Users.Count
(o => o.Roles.Count == 3);
LongCount 聚合统计操作符 计数，返回Int64类型
Sum 聚合统计操作符 求和，可选对一个lambda函数表达式 
var result 
= db.Users.Sum
(o => o.Roles.Count);
Min 聚合统计操作符 最小值，可选对一个lambda函数表达式 
var result 
= db.Users.Min
(o => o.Roles.Count);
Max 聚合统计操作符 
var result 
= db.Users.Max
(o => o.Roles.Count);
Average 聚合统计操作符 
var result 
= db.Users.Average
(o => o.Roles.Count);
Aggregate 聚合统计操作符 参数为一个委托，在序列的每个元素上执行该委托。
委托的第一个参数为当前累计值，第二个参数为当前元素，
返回值为新的累计值		 
Dim reversed As String = 
words.Aggregate(
Function(ByVal current,
 ByVal word) 
word & " " & current)
equals/Equals 关键字 用于Join子句
from/From 关键字
in/In 关键字 指出数据源
into/Into 关键字 用于Group By子句
key 关键字 用于Group By子句的无名类型
let 关键字 给表达式定义别名 
From prod In products 
Let Discount = 
prod.UnitPrice * 0.1 
Where Discount >= 50 
Select prod.ProductName, 
prod.UnitPrice, Discount
Group 关键字 在GroupBy子句的Into中用于辨识分组结果 
From num In numbers 
Group num By 
remainder5 = 
(num Mod 5) Into Group
Range 方法 产生一个整数序列 
From n In 
Enumerable.Range(100, 50)
Repeat 方法 产生一个整数序列 
From n In  
Enumerable.Repeat(7, 10)

LINQ的各式言语支持度

下列的言语支持LINQ。

注：C++/CLI尚未支持LINQ。但是有第三方的C++包[1]，以及第三方的PHP包[2]

LINQ的示例

一个简单例子： 

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); 
            }
        }
    }
}

输出： 49 25 1

另一个例子： 

// 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。

语言扩展

微软同样提供了LINQExtender，允许用户在不了解LINQ实现细节的情况下，编写自己的LINQ扩展。 如：LINQ to Twitter,LINQ to Oracle,LINQ to Active Directory等

参考文献

  1. ^ LINQ for C++. [2014-02-18]. （原始内容存档于2014-02-16）. 
  2. ^ PHPLinq. [2014-02-18]. （原始内容存档于2014-02-22）. 

外部链接

参见

检索自“https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=语言集成查询&oldid=72281790”