Лямбда-выражения (руководство по программированию на C#)Lambda expressions (C# Programming Guide)

Лямбда-выражение представляет собой блок кода (выражение или блок оператора), который рассматривается как объект.A lambda expression is a block of code (an expression or a statement block) that is treated as an object. Оно может передаваться в качестве аргумента в методы, а также возвращаться вызовами метода.It can be passed as an argument to methods, and it can also be returned by method calls. Лямбда-выражения широко используются для:Lambda expressions are used extensively for:

Лямбда-выражения — это код, который может быть представлен как делегат или дерево выражений, которое компилируется в делегат.Lambda expressions are code that can be represented either as a delegate, or as an expression tree that compiles to a delegate. Конкретный тип делегата лямбда-выражения зависит от его параметров и возвращаемого значения.The specific delegate type of a lambda expression depends on its parameters and return value. Лямбда-выражения, которые не возвращают значение, соответствуют конкретному делегату Action в зависимости от числа параметров.Lambda expressions that don't return a value correspond to a specific Action delegate, depending on its number of parameters. Лямбда-выражения, которые возвращают значение, соответствуют конкретному делегату Func в зависимости от числа параметров.Lambda expressions that return a value correspond to a specific Func delegate, depending on its number of parameters. Например, лямбда-выражение, которое имеет два параметра, но не возвращает значение, соответствует делегату Action<T1,T2>.For example, a lambda expression that has two parameters but returns no value corresponds to an Action<T1,T2> delegate. Лямбда-выражение, которое имеет один параметр и возвращает значение, соответствует делегату Func<T,TResult>.A lambda expression that has one parameter and returns a value corresponds to Func<T,TResult> delegate.

Лямбда-выражение использует =>, оператор объявления лямбда-выражения, для отделения списка параметров лямбда-выражения от исполняемого кода.A lambda expression uses =>, the lambda declaration operator, to separate the lambda's parameter list from its executable code. Чтобы создать лямбда-выражение, необходимо указать входные параметры (если они есть) с левой стороны лямбда-оператора, и поместить блок выражений или операторов с другой стороны.To create a lambda expression, you specify input parameters (if any) on the left side of the lambda operator, and you put the expression or statement block on the other side. Например, однострочное лямбда-выражение x => x * x задает параметр с именем x и возвращает значение x в квадрате.For example, the single-line lambda expression x => x * x specifies a parameter that’s named x and returns the value of x squared. Можно назначить это выражение типу делегата, как показано в следующем примере:You can assign this expression to a delegate type, as the following example shows:

Func<int, int> square = x => x * x;
Console.WriteLine(square(5));
// Output:
// 25

Кроме того, вы можете назначить лямбда-выражение в качестве типа дерева выражения:You also can assign a lambda expression to an expression tree type:

System.Linq.Expressions.Expression<Func<int, int>> e = x => x * x;
Console.WriteLine(e);
// Output:
// x => (x * x)

Можно также передать его непосредственно в качестве аргумента метода:Or you can pass it directly as a method argument:

int[] numbers = { 2, 3, 4, 5 };
var squaredNumbers = numbers.Select(x => x * x);
Console.WriteLine(string.Join(" ", squaredNumbers));
// Output:
// 4 9 16 25

При использовании синтаксиса на основе методов для вызова метода Enumerable.Select в классе System.Linq.Enumerable (как это делается в LINQ to Objects и LINQ to XML) параметром является тип делегата System.Func<T,TResult>.When you use method-based syntax to call the Enumerable.Select method in the System.Linq.Enumerable class (as you do in LINQ to Objects and LINQ to XML) the parameter is a delegate type System.Func<T,TResult>. Лямбда-выражение — это наиболее удобный способ создания делегата.A lambda expression is the most convenient way to create that delegate. При вызове метода Queryable.Select в классе System.Linq.Queryable (как это делается в LINQ to SQL) типом параметра является тип дерева выражения Expression<Func<TSource,TResult>>.When you call the Queryable.Select method in the System.Linq.Queryable class (as you do in LINQ to SQL) the parameter type is an expression tree type Expression<Func<TSource,TResult>>. Опять же, лямбда-выражения представляют собой самый быстрый способ построения дерева выражений.Again, a lambda expression is just a very concise way to construct that expression tree. Лямбда-выражения позволяют вызовам Select выглядеть одинаково, хотя на самом деле объект, созданный из лямбда-выражения, имеет другой тип.The lambdas allow the Select calls to look similar although in fact the type of object created from the lambda is different.

Все ограничения, применяемые к анонимным методам, применяются также к лямбда-выражениям.All restrictions that apply to anonymous methods also apply to lambda expressions.

Выражения-лямбдыExpression lambdas

Лямбда-выражение с выражением с правой стороны оператора => называется выражением лямбда.A lambda expression with an expression on the right side of the => operator is called an expression lambda. Выражения-лямбды широко используются при конструировании деревьев выражений.Expression lambdas are used extensively in the construction of expression trees. Выражения-лямбды возвращают результат выражения и принимают следующую основную форму.An expression lambda returns the result of the expression and takes the following basic form:

(input-parameters) => expression

Если лямбда-выражение имеет только один входной параметр, скобки можно не ставить; во всех остальных случаях они обязательны.The parentheses are optional only if the lambda has one input parameter; otherwise they are required.

Нулевое количество входных параметры задается пустыми скобками:Specify zero input parameters with empty parentheses:

Action line = () => Console.WriteLine();

Два и более входных параметра разделяются запятыми и заключаются в скобки:Two or more input parameters are separated by commas enclosed in parentheses:

Func<int, int, bool> testForEquality = (x, y) => x == y;

Иногда компилятору не удается определить входные типы.Sometimes it's impossible for the compiler to infer the input types. Вы можете указать типы данных в явном виде, как показано в следующем примере:You can specify the types explicitly as shown in the following example:

Func<int, string, bool> isTooLong = (int x, string s) => s.Length > x;

Для входных параметров все типы нужно задать либо в явном, либо в неявном виде. В противном случае компилятор выдает ошибку CS0748.Input parameter types must be all explicit or all implicit; otherwise, a CS0748 compiler error occurs.

Текст выражения лямбды может состоять из вызова метода.The body of an expression lambda can consist of a method call. Но при создании деревьев выражений, которые вычисляются вне контекста поддержки общеязыковой среды выполнения .NET, например в SQL Server, вызовы методов не следует использовать в лямбда-выражениях.However, if you are creating expression trees that are evaluated outside the context of the .NET common language runtime, such as in SQL Server, you should not use method calls in lambda expressions. Эти методы не имеют смысла вне контекста среды CLR .NET.The methods will have no meaning outside the context of the .NET common language runtime.

Лямбды операторовStatement lambdas

Лямбда оператора напоминает выражение-лямбду, за исключением того, что оператор (или операторы) заключается в фигурные скобки:A statement lambda resembles an expression lambda except that the statement(s) is enclosed in braces:

(input-parameters) => { statement; }

Тело лямбды оператора может состоять из любого количества операторов; однако на практике обычно используется не более двух-трех.The body of a statement lambda can consist of any number of statements; however, in practice there are typically no more than two or three.

Action<string> greet = name => 
{ 
    string greeting = $"Hello {name}!";
    Console.WriteLine(greeting);
};
greet("World");
// Output:
// Hello World!

Лямбды операторов, как и анонимные методы, не могут использоваться для создания деревьев выражений.Statement lambdas, like anonymous methods, cannot be used to create expression trees.

Асинхронные лямбда-выраженияAsync lambdas

С помощью ключевых слов async и await можно легко создавать лямбда-выражения и операторы, включающие асинхронную обработку.You can easily create lambda expressions and statements that incorporate asynchronous processing by using the async and await keywords. Например, в следующем примере Windows Forms содержится обработчик событий, который вызывает асинхронный метод ExampleMethodAsyncи ожидает его.For example, the following Windows Forms example contains an event handler that calls and awaits an async method, ExampleMethodAsync.

public partial class Form1 : Form
{
    public Form1()
    {
        InitializeComponent();
        button1.Click += button1_Click;
    }

    private async void button1_Click(object sender, EventArgs e)
    {
        await ExampleMethodAsync();
        textBox1.Text += "\r\nControl returned to Click event handler.\n";
    }

    private async Task ExampleMethodAsync()
    {
        // The following line simulates a task-returning asynchronous process.
        await Task.Delay(1000);
    }
}

Такой же обработчик событий можно добавить с помощью асинхронного лямбда-выражения.You can add the same event handler by using an async lambda. Чтобы добавить этот обработчик, поставьте модификатор async перед списком параметров лямбда-выражения, как показано в следующем примере:To add this handler, add an async modifier before the lambda parameter list, as the following example shows:

public partial class Form1 : Form
{
    public Form1()
    {
        InitializeComponent();
        button1.Click += async (sender, e) =>
        {
            await ExampleMethodAsync();
            textBox1.Text += "\r\nControl returned to Click event handler.\n";
        };
    }

    private async Task ExampleMethodAsync()
    {
        // The following line simulates a task-returning asynchronous process.
        await Task.Delay(1000);
    }
}

Дополнительные сведения о создании и использовании асинхронных методов см. в разделе Асинхронное программирование с использованием ключевых слов Async и Await.For more information about how to create and use async methods, see Asynchronous Programming with async and await.

Лямбда-выражения и кортежиLambda expressions and tuples

В C# 7.0 представлена встроенная поддержка кортежей.Starting with C# 7.0, the C# language provides built-in support for tuples. Кортеж можно ввести в качестве аргумента лямбда-выражения, и лямбда-выражение также может возвращать кортеж.You can provide a tuple as an argument to a lambda expression, and your lambda expression can also return a tuple. В некоторых случаях компилятор C# использует определение типа для определения типов компонентов кортежа.In some cases, the C# compiler uses type inference to determine the types of tuple components.

Кортеж определяется путем заключения в скобки списка его компонентов с разделителями-запятыми.You define a tuple by enclosing a comma-delimited list of its components in parentheses. В следующем примере кортеж с тремя компонентами используется для передачи последовательности чисел в лямбда-выражение. Оно удваивает каждое значение и возвращает кортеж с тремя компонентами, содержащий результат операций умножения.The following example uses tuple with three components to pass a sequence of numbers to a lambda expression, which doubles each value and returns a tuple with three components that contains the result of the multiplications.

Func<(int, int, int), (int, int, int)> doubleThem = ns => (2 * ns.Item1, 2 * ns.Item2, 2 * ns.Item3);
var numbers = (2, 3, 4);
var doubledNumbers = doubleThem(numbers);
Console.WriteLine($"The set {numbers} doubled: {doubledNumbers}");
// Output:
// The set (2, 3, 4) doubled: (4, 6, 8)

Как правило, поля кортежи именуются как Item1, Item2 и т. д. Тем не менее кортеж с именованными компонентами можно определить, как показано в следующем примере:Ordinarily, the fields of a tuple are named Item1, Item2, etc. You can, however, define a tuple with named components, as the following example does.

Func<(int n1, int n2, int n3), (int, int, int)> doubleThem = ns => (2 * ns.n1, 2 * ns.n2, 2 * ns.n3);
var numbers = (2, 3, 4);
var doubledNumbers = doubleThem(numbers);
Console.WriteLine($"The set {numbers} doubled: {doubledNumbers}");

См. дополнительные сведения о типах кортежей в C#.For more information about C# tuples, see C# tuple types.

Лямбда-выражения со стандартными операторами запросовLambdas with the standard query operators

В LINQ to Objects, наряду с другими реализациями, есть входной параметр, тип которого принадлежит к семейству универсальных делегатов Func<TResult>.LINQ to Objects, among other implementations, have an input parameter whose type is one of the Func<TResult> family of generic delegates. Эти делегаты используют параметры типа для определения количества и типов входных параметров, а также тип возвращаемого значения делегата.These delegates use type parameters to define the number and type of input parameters, and the return type of the delegate. ДелегатыFunc очень полезны для инкапсуляции пользовательских выражений, которые применяются к каждому элементу в наборе исходных данных.Func delegates are very useful for encapsulating user-defined expressions that are applied to each element in a set of source data. В качестве примера рассмотрим следующий тип делегата Func<T,TResult>:For example, consider the Func<T,TResult> delegate type:

public delegate TResult Func<in T, out TResult>(T arg)

Экземпляр этого делегата можно создать как Func<int, bool>, где int — входной параметр, а bool — возвращаемое значение.The delegate can be instantiated as a Func<int, bool> instance where int is an input parameter and bool is the return value. Возвращаемое значение всегда указывается в последнем параметре типа.The return value is always specified in the last type parameter. Например, Func<int, string, bool> определяет делегат с двумя входными параметрами, int и string, и типом возвращаемого значения bool.For example, Func<int, string, bool> defines a delegate with two input parameters, int and string, and a return type of bool. Следующий делегат Func при вызове возвращает логическое значение, которое показывает, равен ли входной параметр 5:The following Func delegate, when it's invoked, returns Boolean value that indicates whether the input parameter is equal to five:

Func<int, bool> equalsFive = x => x == 5;
bool result = equalsFive(4);
Console.WriteLine(result);   // False

Лямбда-выражения также можно использовать, когда аргумент имеет тип Expression<TDelegate>, например в стандартных операторах запросов, которые определены в типе Queryable.You can also supply a lambda expression when the argument type is an Expression<TDelegate>, for example in the standard query operators that are defined in the Queryable type. При указании аргумента Expression<TDelegate> лямбда-выражение компилируется в дерево выражения.When you specify an Expression<TDelegate> argument, the lambda is compiled to an expression tree.

В этом примере используется стандартный оператор запроса Count:The following example uses the Count standard query operator:

int[] numbers = { 5, 4, 1, 3, 9, 8, 6, 7, 2, 0 };
int oddNumbers = numbers.Count(n => n % 2 == 1);
Console.WriteLine($"There are {oddNumbers} odd numbers in {string.Join(" ", numbers)}");

Компилятор может вывести тип входного параметра ввода; но его также можно определить явным образом.The compiler can infer the type of the input parameter, or you can also specify it explicitly. Данное лямбда-выражение подсчитывает указанные целые значения (n), которые при делении на два дают остаток 1.This particular lambda expression counts those integers (n) which when divided by two have a remainder of 1.

В следующем примере кода показано, как создать последовательность, которая содержит все элементы массива numbers, предшествующие 9, так как это первое число последовательности, не удовлетворяющее условию:The following example produces a sequence that contains all elements in the numbers array that precede the 9, because that's the first number in the sequence that doesn't meet the condition:

int[] numbers = { 5, 4, 1, 3, 9, 8, 6, 7, 2, 0 };
var firstNumbersLessThanSix = numbers.TakeWhile(n => n < 6);
Console.WriteLine(string.Join(" ", firstNumbersLessThanSix));
// Output:
// 5 4 1 3

В следующем примере показано, как указать несколько входных параметров путем их заключения в скобки.The following example specifies multiple input parameters by enclosing them in parentheses. Этот метод возвращает все элементы в массиве numbers до того числа, значение которого меньше его порядкового номера в массиве:The method returns all the elements in the numbers array until it encounters a number whose value is less than its ordinal position in the array:

int[] numbers = { 5, 4, 1, 3, 9, 8, 6, 7, 2, 0 };
var firstSmallNumbers = numbers.TakeWhile((n, index) => n >= index);
Console.WriteLine(string.Join(" ", firstSmallNumbers));
// Output:
// 5 4

Определение типа в лямбда-выраженияхType inference in lambda expressions

При написании лямбда-выражений обычно не требуется указывать тип входных параметров, так как компилятор может выводить этот тип на основе тела лямбда-выражения, типов параметров и других факторов, как описано в спецификации языка C#.When writing lambdas, you often don't have to specify a type for the input parameters because the compiler can infer the type based on the lambda body, the parameter types, and other factors as described in the C# language specification. Для большинства стандартных операторов запросов первой входное значение имеет тип элементов в исходной последовательности.For most of the standard query operators, the first input is the type of the elements in the source sequence. При запросе IEnumerable<Customer> входная переменная считается объектом Customer, а это означает, что у вас есть доступ к его методам и свойствам.If you are querying an IEnumerable<Customer>, then the input variable is inferred to be a Customer object, which means you have access to its methods and properties:

customers.Where(c => c.City == "London");

Общие правила определения типа для лямбда-выражений формулируются следующим образом:The general rules for type inference for lambdas are as follows:

  • лямбда-выражение должно содержать то же число параметров, что и тип делегата;The lambda must contain the same number of parameters as the delegate type.

  • каждый входной параметр в лямбда-выражении должен быть неявно преобразуемым в соответствующий параметр делегата;Each input parameter in the lambda must be implicitly convertible to its corresponding delegate parameter.

  • возвращаемое значение лямбда-выражения (если таковое имеется) должно быть неявно преобразуемым в возвращаемый тип делегата.The return value of the lambda (if any) must be implicitly convertible to the delegate's return type.

Обратите внимание, что у лямбда-выражений нет типа, так как в системе общих типов изначально отсутствует такое понятие, как лямбда-выражения.Note that lambda expressions in themselves don't have a type because the common type system has no intrinsic concept of "lambda expression." Но применительно к лямбда-выражениям иногда бывает удобно оперировать понятием типа.However, it's sometimes convenient to speak informally of the "type" of a lambda expression. При этом под типом понимается тип делегата или тип Expression , в который преобразуется лямбда-выражение.In these cases the type refers to the delegate type or Expression type to which the lambda expression is converted.

Область действия переменной в лямбда-выраженияхVariable scope in lambda expressions

Лямбда-выражения могут ссылаться на внешние переменные (см. раздел Анонимные методы), находящиеся в области метода, в котором определено лямбда-выражение, или области типа, который содержит лямбда-выражение.Lambdas can refer to outer variables (see Anonymous methods) that are in scope in the method that defines the lambda expression, or in scope in the type that contains the lambda expression. Переменные, полученные таким способом, сохраняются для использования в лямбда-выражениях, даже если бы в ином случае они оказались за границами области действия и уничтожились сборщиком мусора.Variables that are captured in this manner are stored for use in the lambda expression even if the variables would otherwise go out of scope and be garbage collected. Внешняя переменная должна быть определенным образом присвоена, прежде чем она сможет использоваться в лямбда-выражениях.An outer variable must be definitely assigned before it can be consumed in a lambda expression. В следующем примере демонстрируются эти правила.The following example demonstrates these rules:

public static class VariableScopeWithLambdas
{
    public class VariableCaptureGame
    {
        internal Action<int> updateCapturedLocalVariable;
        internal Func<int, bool> isEqualToCapturedLocalVariable;

        public void Run(int input)
        {
            int j = 0;

            updateCapturedLocalVariable = x =>
            {
                j = x;
                bool result = j > input;
                Console.WriteLine($"{j} is greater than {input}: {result}");
            };

            isEqualToCapturedLocalVariable = x => x == j;

            Console.WriteLine($"Local variable before lambda invocation: {j}");
            updateCapturedLocalVariable(10);
            Console.WriteLine($"Local variable after lambda invocation: {j}");
        }
    }

    public static void Main()
    {  
        var game = new VariableCaptureGame();
        
        int gameInput = 5;
        game.Run(gameInput);

        int jTry = 10;
        bool result = game.isEqualToCapturedLocalVariable(jTry);
        Console.WriteLine($"Captured local variable is equal to {jTry}: {result}");

        int anotherJ = 3;
        game.updateCapturedLocalVariable(anotherJ);

        bool equalToAnother = game.isEqualToCapturedLocalVariable(anotherJ);
        Console.WriteLine($"Another lambda observes a new value of captured variable: {equalToAnother}");
    }
    // Output:
    // Local variable before lambda invocation: 0
    // 10 is greater than 5: True
    // Local variable after lambda invocation: 10
    // Captured local variable is equal to 10: True
    // 3 is greater than 5: False
    // Another lambda observes a new value of captured variable: True
}

Следующие правила применимы к области действия переменной в лямбда-выражениях.The following rules apply to variable scope in lambda expressions:

  • Захваченная переменная не будет уничтожена сборщиком мусора до тех пор, пока делегат, который на нее ссылается, не перейдет в статус подлежащего уничтожению при сборке мусора.A variable that is captured will not be garbage-collected until the delegate that references it becomes eligible for garbage collection.

  • Переменные, представленные в лямбда-выражении, невидимы в заключающем методе.Variables introduced within a lambda expression are not visible in the enclosing method.

  • Лямбда-выражение не может непосредственно захватывать параметры in, ref или out из заключающего метода.A lambda expression cannot directly capture an in, ref, or out parameter from the enclosing method.

  • Оператор return в лямбда-выражении не вызывает возврат значения заключающим методом.A return statement in a lambda expression doesn't cause the enclosing method to return.

  • Лямбда-выражение не может содержать операторы goto, break или continue, если целевой объект этого оператора перехода находится за пределами блока лямбда-выражения.A lambda expression cannot contain a goto, break, or continue statement if the target of that jump statement is outside the lambda expression block. Если целевой объект находится внутри блока, использование оператора перехода за пределами лямбда-выражения также будет ошибкой.It's also an error to have a jump statement outside the lambda expression block if the target is inside the block.

Спецификация языка C#C# language specification

Дополнительные сведения см. в разделе Выражения анонимных функций в спецификации языка C#.For more information, see the Anonymous function expressions section of the C# language specification.

Делегаты, события и лямбда-выражения в справочном руководстве по C# 3.0, третье издание. Более 250 решений для программистов на C# 3.0Delegates, Events, and Lambda Expressions in C# 3.0 Cookbook, Third Edition: More than 250 solutions for C# 3.0 programmers

См. такжеSee also