十四、C#支持标准查询运算符的集合接口

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支持标准查询运算符的集合接口。

System.Linq.Enumeralbe类提供的一些常用的API 来执行集合处理

1、匿名类型

2、隐匿类型的局部变量

3、集合初始化器

4、集合

5、标准查询运算符

本章主要讨论泛型集合接口。

非泛型的集合类，待查。

一、匿名类型和隐式类型的局部变量声明

C#3.0增强。

1、匿名类型

一种特殊的数据类型，它最终是由编译器声明的，而非通过已定义好的类来声明的。

和匿名函数相似，当编译器看到一个匿名类型时，会自动执行一些后台操作，生成必要的代码，

允许像显式声明的那样使用它。

 1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             var patent1 = new
 6             {
 7                 Title = "xxm1",
 8                 YearOfPublication = "1977"
 9             };
10             var patent2 = new
11             {
12                 Title = "xxm2",
13                 YearOfPublication = "1978"
14             };
15             var patent3 = new
16             {
17                 patent1.Title,
18                 //重新命名属性
19                 Year = patent2.YearOfPublication
20             };
21  
22             Console.WriteLine(patent1.Title + ":" + patent1.YearOfPublication);
23             Console.WriteLine(patent2.Title + ":" + patent2.YearOfPublication);
24             Console.WriteLine(patent3.Title + ":" + patent3.Year);
25  
26             Console.WriteLine();
27             Console.WriteLine(patent1);
28             Console.WriteLine(patent2);
29             Console.WriteLine(patent3);
30  
31             Console.ReadLine();
32  
33  
34  
35         }
36     }
37  
38 输出:
39 xxm1:1977
40 xxm2:1978
41 xxm1:1978
42  
43 { Title = xxm1, YearOfPublication = 1977 }
44 { Title = xxm2, YearOfPublication = 1978 }
45 { Title = xxm1, Year = 1978 }

匿名类型完全是由C#编译器实现的，而不会在"运行时"内有显式实现。

具体地说，当编译器遇到匿名类型的语法时，会自动生成一个CIL类，

其属性和匿名类型声明中命名的值和数据类型是对应的。

2、隐式类型的局部变量

由于根据定义，匿名类型是没有名称的，所以不可能将一个局部变量显式声明为匿名类型。

相反，局部变量的类型要替换成var。

假如将一个匿名类型赋给一个隐式类型的变量，那么在为局部变量生成的CIL代码中，它的数据类型就是

编译器生成的类型，类似地，如果将一个string赋给隐式类型的变量，那么在最终生成的CIL中，它的数据类型就是

string。事实上，对于隐式类型的变量来说，假如赋给它的是一个非匿名的类型如：string，那么最终生成的CIL代码和

直接声明为string类型并无区别。

1 string text=" this is a test of the ...";
2 //<====>
3 var text="this is a test of the ...";

这两个语句最终生成的CIL代码是完全一样的。

虽然C#的匿名类型没有可用的名称，但它仍然是强类型的。

比如：类型的属性是完全可以访问的。

对于匿名类型来说，是不可能指定数据类型的，所以必须使用var。

3、匿名类型和隐式局部变量的更多注意事项

在匿名类型进行声明时，如果所赋值的是一个属性或者字段调用，名称就无需要指定（也可以指定）。

如

1             var patent3 = new
2             {
3                 patent1.Title,
4                 //重新命名属性
5                 Year = patent2.YearOfPublication
6             };

如果两个匿名类型的属性名称和顺序以及数据类型都完全匹配的话，系统在编译时只为这两个

匿名类型声明生成一个数据类型。

所以，只有属性名、数据类型和属性顺序完全匹配，才类型兼容。

匿名类型是不可变的，一经实例化，再更改它的某个属性，会生成编译错误。

在声明一个方法时，不可能装饰它的某个参数声明为隐式数据类型（var）。

在创建匿名类型的那个方法的内部，只能以及两种方式将匿名类型的实例传到方法外部。

首先，如果方法的参数是object类型，则匿名类型的实例可以传到方法外部，因为匿名类型会隐匿地转换。

第二种方式是使用方法类型推导，在这种情况下，匿名类型的实例以一个方法的“类型参数”的形式来传递，

编译器能成功推导出具体的类型。

所以，使用Function(patent1)调用void Method<T>(T parameter)会成功地通过编译，尽管在Function()内部，

parameter允许的操作仅限于object支持的那些操作。

匿名类型是C#3.0支持“投射”的关键。

匿名类型的生成：

虽然Console.WriteLine(patent1) 默认调用了ToString(),但匿名类型的ToString()已经得到重写，

编译器在生成匿名类型的代码时，重写了ToString()方法。类似地，在生成的类型中也重要了Equals()和GetHashCode()的实现。

所以，一旦属性的顺序发生了变化，就会生成最终生成一个全新的数据类型。

假如不是这样设置，而是为属性顺序不同的两个匿名类型生成同一个类型，

那么一个实现在属性顺序上发生的变化，就会对另一个实现的ToString()输出造成显式的、甚至可能是让人不可接受的影响。

除此之外，在程序执行的时候，有可能反射一个类型，并检查类型的成员-----甚至动态调用其中一个成员（所谓“动态调用成员 ”，是指在

程序运行期间，根据具体的情况来决定调用哪个成员）。如果两个貌似相同的类型在成员顺序上有所区别，就可能造成出乎预料的结果。

为了避免这些问题，C#的设计者最终决定：假如属性的顺序不同，就生成两个不同的类型。

二、集合初始化器

C#3.0新增的另一个特性是集合初始化器。

使用集合初始化器，程序员可以采取和数组声明相似的方式，在一个集合的实例化期间用一套初始的成员来构造这个集合。

如果没有集合初始化器，就只有在集合实例化好之后，才能将成员显式添加到集合中。

 1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5  
 6             List<string> sevenWorldBlunders = new List<string>();
 7             sevenWorldBlunders = new List<string>()
 8             {
 9                 "Wealth without work",
10                 "Pleasure without conscience",
11                 "Knowledge without character",
12             };
13  
14  
15             Print(sevenWorldBlunders);
16  
17         }
18         private static void Print<T>(IEnumerable<T> items)
19         {
20             foreach (T item in items)
21             {
22                 Console.WriteLine(item);
23             }
24  
25         }
26     }

这个语法不仅和数组初始化的语法相似，也和对象初始化器语法相似。

集合初始化器要想成功编译，需满足几个基本条件。理想情况下，集合类型应该实现了

System.Collections.Generic.ICollection<T>接口。

或者在实现了IEnumerable<T>的类型上存在一个或多个Add方法。

匿名类型不可以使用集合初始化器。有几种解决方法。待查。

三、是什么使用类成为一个集合:IEnumberable<T>

按照定义，.NET中的一个集合本质上是一个类，它最起码实现了IEnumerable<T>（从技术角度说应该是非泛型类型

IEnumberable。

要想支持对集合执行遍历，最起码的要求就是实现由IEnumberable<T>规定的方法。

注：“运行时”根本不知foreach语句为何物。

1、foreach和数组

1             int[] arr = new[] { 1, 2, 3, 4, 5 };
2  
3             foreach (int item in arr)
4             {
5                 Console.WriteLine(item);
6             }

基于这段代码，C#编译器会用CIL来创建一个等价的for循环。

foreach在这个例子中，要依赖于Length属性和数组索引运算符[]的支持。

2、foreach和IEnumerable<T>

不是所有类型的集合都包含已知数量的元素。

除此之外，许多集合类，包括Stack<T>、Queue<T>以及 Dictionary<Tkey,Tvalue>，都不支持按照索引来获取元素。

因此，需要一种更常规的方式来遍历元素集合。迭代器(iterator)模式提供了这个能力。

只要你能确定第一个元素、下一个元素和最后一个元素，就不需要事先知道元素总数，也不需要按照索引来获取元素。

System.Collections.Generic.IEnumerator<T>和非泛型System.Collections.Generic.IEnumerator接口的设计目标就是允许用

迭代器模式来遍历元素集合，同时放弃使用：以上使用的长度---索引(length---index）模式。

IEnumerator<T>从IEnumerator派生，后者包含3个成员。

第一个成员是bool MoveNext()。

第二个成员是只读属性Current（返回当前元素。

利用这两个成员，只需要用一个while循环就可以遍历集合。

但是有两个重要的实现细节：交错和错误处理

2.1 状态共享

假如同时有两个循环交错遍历同一个集合(一个foreach中嵌套了另一个foreach），

那么集合必须维持当前元素的一个状态指示器，确保当调用MoveNext()时，能正确定位下一个元素。

现在的问题是,交错的循环可能相互干扰（假如循环由多个线程执行，那么会发生同样的问题）。

为了解决这个问题，集合类不直接支持IEnumerator<T>和IEnumerator接口。

还有第二个接口，它名为IEnumerable<T>，它唯一的方法就是GetEnumerator()。

这个方法的作用是返回支持IEnumerator<T>的一个对象。在这里，不是由集合类维持状态。

相反，是由一个不同的类(通常是一个嵌套类，以便访问到集合内部）来支持IEnumerator<T>接口，

并负责维护循环遍历的状态。

枚举数相当于一个"游标“或者”书签“。

可以有多个书签，移动每个书签都可独立于其他书签来遍历集合。

2.2 清理状态

由于是由实现了IEnumerator<T>接口的类来维持状态，所以在退出循环之后，有时需要对状态进行清理。

为此IEnumerator<T>接口派生于IDisposable。实现IEnumerator的枚举数不一定要实现IDisposable。

但是，假如实现了IDisposable，就一样会调用Dispose()方法。

没有IEnumerable的foreach：

从技术上说，编译器为了用foreach在一个数据类型上迭代，并不要求一定要支持IEnumerator<T>/IEnumerator。

相反，编译器采用一个称为"Duck typing"的概念。

Duck typing待查。

3、foreach循环内不要修改集合

第3章讲过，编译器禁止对foreach变量标识符进行赋值。

假如在foreach循环期间对集合进行了修改，重新访问枚举数就会引发System.

InvalidOperationException类型的异常，指出在枚举数实例化之后，集合已经发生了变化。

迭代器也会受影响。

四、标准查询运算符

如果将System.Object定义的方法排除在外，那么实现IEnumerable<T>的任何类型都只有一个方法，

即GetEnumerator()。

事实上，任何类型在实现IEnumerable<T>之后，都有超过50个方法可供使用。

其中还不包括重载的版本。

只需要显式实现接口中的GetEnumerator()方法。

其它的附加的功能是由C#3.0的扩展方法来提供的。

所有方法都在System.Linq.Enumerable类中定义。

所以，为了用到这些方法，只需要简单地添加以下语句：

using System.Linq;

IEnumerable<T>上的每个方法都是一个标准查询运算符(standard query operator)。

它提供了对它操作的集合进行查询的能力。

示例类：

  1     class Program
  2     {
  3         static void Main(string[] args)
  4         {
  5             IEnumerable<Patent> patents = PatentData.Patents;
  6  
  7             Print(patents);
  8  
  9             Console.WriteLine();
 10  
 11             IEnumerable<Inventor> inventors = PatentData.Inventors;
 12  
 13             Print(inventors);
 14  
 15             Console.ReadLine();
 16  
 17  
 18  
 19  
 20         }
 21         public static void Print<T>(IEnumerable<T> items)
 22         {
 23             foreach (T item in items)
 24             {
 25                 Console.WriteLine(item);
 26             }
 27         }
 28         //专利类
 29         public class Patent
 30         {
 31             public string Title { get; set; }
 32  
 33             public string YearOfPublication { get; set; }
 34             public string ApplicationNumber { get; set; }
 35             public long[] InventorIds { get; set; }
 36             public override string ToString()
 37             {
 38                 return string.Format("{0}({1})", Title, YearOfPublication);
 39             }
 40         }
 41         //发明者类
 42         public class Inventor
 43         {
 44             public long Id { get; set; }
 45             public string Name { get; set; }
 46             public string City { get; set; }
 47             public string State { get; set; }
 48             public string Country { get; set; }
 49             public override string ToString()
 50             {
 51                 return string.Format("{0}({1},{2})", Name, City, State);
 52             }
 53         }
 54  
 55         //实际数据
 56         public static class PatentData
 57         {
 58             public static readonly Inventor[] Inventors = new Inventor[] {
 59                 new Inventor(){
 60                     Name="Benjamin Franklin",City="Philadelphia",
 61                     State="PA",Country="USA",Id=1
 62                 },
 63                 new Inventor(){
 64                     Name="Orville Wright",City="Kitty Hawk",
 65                     State="NC",Country="USA",Id=2
 66                 },
 67                 new Inventor(){
 68                     Name="Wilbur Wright",City="Kitty Hawk",
 69                     State="NC",Country="USA",Id=3
 70                 },
 71                 new Inventor(){
 72                     Name="Samuel Morse",City="New York",
 73                     State="NY",Country="USA",Id=4
 74                 },
 75                 new Inventor(){
 76                     Name="George Stephenson",City="Wylam",
 77                     State="Northumberland",Country="UK",Id=5
 78                 },
 79                 new Inventor(){
 80                     Name="John Michaelis",City="Chicago",
 81                     State="IL",Country="USA",Id=6
 82                 },
 83                 new Inventor(){
 84                     Name="Mary Phelps Jacob",City="New York",
 85                     State="NY",Country="USA",Id=7
 86                 },
 87             };
 88  
 89             public static readonly Patent[] Patents = new Patent[] {
 90                 new Patent(){
 91                     Title="Bifocals",YearOfPublication="1784",
 92                     InventorIds=new long[]{1}
 93                 },
 94                 new Patent(){
 95                     Title="Phonograph",YearOfPublication="1877",
 96                     InventorIds=new long[]{1}
 97                 },
 98                 new Patent(){
 99                     Title="Kinetoscope",YearOfPublication="1888",
100                     InventorIds=new long[]{1}
101                 },
102                 new Patent(){
103                     Title="Electrical Telegraph",YearOfPublication="1837",
104                     InventorIds=new long[]{4}
105                 },
106                 new Patent(){
107                     Title="Flying machine",YearOfPublication="1903",
108                     InventorIds=new long[]{2,3}
109                 },
110                 new Patent(){
111                     Title="Steam Locomotive",YearOfPublication="1815",
112                     InventorIds=new long[]{5}
113                 },
114                 new Patent(){
115                     Title="Droplet deposition apparatus",YearOfPublication="1989",
116                     InventorIds=new long[]{6}
117                 },
118                 new Patent(){
119                     Title="Backless Brassiere",YearOfPublication="1914",
120                     InventorIds=new long[]{7}
121                 },
122             };
123         }
124     }

以下的的Lambda表达的形式参数的类型都与集合中的元素类型一致。

1、使用Where()来筛选

为了从集合中筛选出某些数据，需要提供一个筛选器方法返回true或false，从而表明

一个特定的元素是否应该被包含进来。

获取一个实参，并返回一个布尔值的委托表达式称为一个“谓词”。

1             IEnumerable<Patent> patents = PatentData.Patents;
2  
3             patents = patents.Where(
4                 patent => patent.YearOfPublication.StartsWith("18")
5                 );
6  
7             Print(patents);

注意：代码将Where()的输出结果赋还给IEnumerable<T>。

IEnumerable<T>.Where()输出的是一个新的IEnumerable<T>的集合。以上的代码返回的是IEnumerable<Patent>。

Where()方法的表达式实参并非一定是在赋值时求值的。这一点适用于许多标准查询运算符。

在Where()的情况下，表达式传给集合，“保存”起来但不马上执行。

相反，只有在需要遍历集合中的项时，才会真正对表达式进行求值。

应该将Where()方法理解为只是描述了集合中应该出现什么，它没有涉及更实际的工作。

2、使用Select()来投射

由于IEnumerable<T>.Where()输出的是一个新的

IEnumerable<T>集合，所以可以在这个集合的基础上再调用另一个标准查询运算符

使用Select()进行转换。

1             IEnumerable<Patent> patents = PatentData.Patents;
2  
3             IEnumerable<Patent> patents1800 = patents.Where(
4                 patent => patent.YearOfPublication.StartsWith("18")
5                 );
6             IEnumerable<string> items = patents1800.Select(item => item.ToString());
7  
8             //Print(patents);
9             Print(items);

在此代码中，创建了一个新的IEnumerable<string>集合。虽然添加了一个Select()调用，但并未

造成输出有任何改变。

显然，针对每一个数据项，都会发生一次转换：从原始集合的Patent类型转换成items集合的string类型。

 1             IEnumerable<string> filelist = Directory.GetFiles("D:\\");
 2             IEnumerable<FileInfo> files = filelist.Select(file => new FileInfo(file));
 3             Print(files);
 4             //注：以上的Lambda表达的形式参数的类型都与集合中的元素类型一致。
 5 匿名类型：
 6             IEnumerable<string> filelist = Directory.GetFiles("D:\\");
 7             var items = filelist.Select(file =>
 8             {
 9                 FileInfo fileInfo = new FileInfo(file);
10                 return new { FileName = fileInfo.Name, Size = fileInfo.Length };
11             });
12             Print(items);

使用Where()标准查询运算符，在“垂直”方向上筛选一个集合（减少集合项目中元素的数量）。

现在使用Select()标准查询运算符，还可以在“水平”方向上缩减集合的规模（减少列的数量）或者对数据进行彻底的转换。

综合运用Where()和Select()，可以获得原始集合的一个子集，从而满足当前算法的要求。

LINQ查询的并行运行：

修改程序支持多线程。

1             IEnumerable<string> filelist = Directory.GetFiles("D:\\");
2             var items = filelist.AsParallel().Select(file =>
3             {
4                 FileInfo fileInfo = new FileInfo(file);
5                 return new { FileName = fileInfo.Name, Size = fileInfo.Length };
6             });
7             Print(items);

代码中发生的变化使并行支持变得轻而易举。

唯一要做就是利用.NET Framework 4引入的标准查询运算符AsParallel()。

这是静态类System.Linq.ParallelEnumerable的一个成员。

使用这个简单的扩展方法，“运行时”一边遍历fileList中的数据项，一边返回结果对象，这两个操作是并行发生的。

3、用Count()对元素进行计数。

使用Count()来统计所有元素的数量，或者获取一个谓词作为参数，只对谓词表达式指明的数据项进行计数。

1             IEnumerable<Patent> patents = PatentData.Patents;
2             Console.WriteLine("Patent Count:{0}", patents.Count());
3             Console.WriteLine("Patent Count in 1800s:{0}",
4                 patents.Count(
5                 patent => patent.YearOfPublication.StartsWith("18")
6                 ));

虽然Count()语句写起来很简单，但IEnumerable<T>没有改变，所以真正执行的代码仍然会遍历集合中的所有项。

如果集合直接提供了一个Count属性，就应首选这个属性，而不要用LINQ的Count()方法。

幸好，ICollection<T>包含了Count属性，所以如果一个集合支持ICollection<T>，那么在它上面调用Count()方法，会对集合

进行转型，并直接调用Count。然后，如果不支持ICollection<T>，Enumerable.Count()就会枚举集合中的所有项，而不是调用内

建的Count机制。

如果计数的目的只是为了看这个计数是否大于0，那么首选的做法是使用Any()运算符

1 if(patents.Any())
2 {  }

。

Any()只尝试遍历集合中的一个项，如果成功就返回true。它不会遍历整个序列。

4、推迟执行

使用LINQ时，一个重要概念就是推迟执行。

 1             IEnumerable<Patent> patents = PatentData.Patents;
 2             bool result;
 3             patents = patents.Where(patent =>
 4                 {
 5                     if (result = patent.YearOfPublication.StartsWith("18"))
 6                     {
 7                         Console.WriteLine(" 
                       
                    
                     
                      



鲜花




握手




雷人




路过




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