C++【转】背后的故事之 – 快乐的Lambda表明式(一)

快乐的Lambda表达式(二)

C++ 1

  自从Lambda随.NET
Framework3.5并发在.NET开发者面前的话,它已经给我们带来了太多的好看。它优雅,对开发者更温馨,能提升开支效用,天啊!它还有可能下降暴发一些潜在错误的恐怕。LINQ包括ASP.NET
MVC中的很多意义都是用Lambda实现的。我不得不说自从用了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,你们前些天用Lambda了么?不过你真的通晓它么?今日大家就来可以的认识一下吗。

  本文会介绍到有些Lambda的基础知识,然后会有一个细小的属性测试对照兰姆(Lamb)da表明式和常见方法的性能,接着我们会通过IL来深刻摸底兰姆da到底是何许,最终大家将用兰姆da表明式来兑现部分JavaScript里面相比较普遍的格局。

了解Lambda     

  在.NET
1.0的时候,我们都知情大家经常利用的是委托。有了委托呢,我们就足以像传递变量一样的传递情势。在肯定程序上来讲,委托是一种强类型的托管的法子指针,曾经也一时被我们用的这叫一个广大呀,不过总的来说委托行使起来依旧有一些麻烦。来看望使用一个信托一起要以下多少个步骤:

  1. C++,用delegate关键字成立一个寄托,包括表明再次来到值和参数类型
  2. 拔取的地点接到这一个委托
  3. 始建这些委托的实例并点名一个重回值和参数类型匹配的主意传递过去

  复杂呢?好吧,也许06年你说不复杂,不过现在,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,更要紧的是泛型委托。最后在.NET3.5的时候,大家Microsoft的小兄弟们毕竟意识到骨子里我们只需要2个泛型委托(使用了重载)就足以覆盖99%的应用情形了。

  • Action 没有输入参数和再次回到值的泛型委托
  • Action<T1, …, T16> 可以吸收1个到16个参数的无重临值泛型委托
  • Func<T1, …, T16, 陶特(Tout)>
    可以接收0到16个参数并且有重回值的泛型委托

  那样我们就足以跳过地方的首先步了,不过第2步依旧必须的,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形式,即便它没怎么流行起来,可是我们也给它
一个蜚声的机遇。

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

  最后,终于轮到我们的拉姆da优雅的出场了。

// 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;
};

 

  从下面的代码中我们可以看来:

  • 设若只有一个参数,不需要写()
  • 即使惟有一条实施语句,并且我们要赶回它,就不需要{},并且永不写return
  • 兰姆da可以异步执行,只要在眼前加上async关键字即可
  • Var关键字在大部场馆下都无法应用

  当然,关于最终一条,以下这个意况下咱们还可以够用var关键字的。原因很粗略,我们报告编译器,后边是个如何类型就可以了。

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,我们曾经精晓兰姆da的一对着力用法了,如若单纯就这多少个东西,这就不叫快乐的兰姆da表达式了,让我们看看下面的代码。

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

  是不是有少数感到了?大家可以在兰姆da表达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();
}

  在上边的代码中,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这些格局拥有了访问DoSomeStuff里面一个有的变量的力量。它是何许形成的?大家立马会说的J。当然,那个变量效率域的题目也是在应用闭包时应有专注的地方,稍有不慎就有可能会吸引你不意的结局。看看上面那些您就通晓了。

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;
}

  猜猜你点击这多少个按钮的结果是哪些?是”1, 2,
3…”。可是,其实确实的结果是全部都显得10。为啥?不明觉历了呢?那么一旦避免这种气象吗?

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;

  其实做法很简单,就是在for的大循环之中把当前的i保存下来,那么每一个表明式里面储存的值就不等同了。

  接下去,我们整点高级的货,和拉姆da息息相关的表达式(Expression)。为何说哪些有关,因为大家可以用一个Expression将一个Lambda保存起来。并且同意我们在运行时去解释这么些拉姆(Lamb)da表达式。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; 

  那些真的是Expression最简单易行的用法之一,我们用expr存储了前面的表明式。编译器会为我们转移表明式树,在表达式树中概括了一个元数据像参数的档次,名称还有方法体等等。在LINQ
TO
SQL中就是因而这种方法将我们设置的尺码经过where扩展方法传递给末端的LINQ
Provider举办表达的,而LINQ
Provider解释的经过实际上就是将表明式树转换成SQL语句的历程。

Lambda表明式的习性

  关于兰姆da性能的问题,我们第一可能会问它是比经常的艺术快啊?仍然慢呢?接下去我们就来一商量竟。首先我们经过一段代码来测试一下一般方法和Lambda表明式之间的性质差距。

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,我们由此实践同一的代码来相比较,一个位于兰姆da表达式里,一个位于平时的措施里面。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,Lambda应该是要比日常方法慢很小一点点的,但是不知底第四遍的时候为啥拉姆da会比普通方法还快一些。-
-!但是经过如此的比较自己想至少可以表明Lambda和一般性方法之间的习性其实几乎是没有区分的。  

  那么兰姆da在经过编译之后会变成什么样子呢?让LINQPad告诉您。

C++ 2

  上图中的Lambda表明式是这般的:

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

  对应的平凡方法的写法是这么的:

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

  上边两段代码生成的IL代码呢?是这般地:

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       

  最大的不等就是艺术的称呼以及艺术的应用而不是宣称,注明实际上是一致的。通过下边的IL代码大家能够见到,这些表明式实际被编译器取了一个名号,同样被放在了当前的类里面。所以其实,和我们调类里面的章程没有什么不同。下边这张图表明了那一个编译的过程:

C++ 3

  下面的代码中从未利用外部变量,接下去我们来看此外一个事例。

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);
}

  这一次的IL代码会有怎么着不同么?

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      

  你发现了啊?多少个办法所编译出来的始末是千篇一律的,
DoSomting诺玛l和<>c__DisplayClass1.<Main>b__0,它们之中的始末是均等的。可是最大的不等同,请留意了。当大家的Lambda表明式里面用到了表面变量的时候,编译器会为这些兰姆da生成一个类,在这么些类中带有了俺们表达式方法。在行使这些兰姆(Lamb)da表明式的地方吧,实际上是new了这些类的一个实例举办调用。那样的话,我们表明式里面的外部变量,也就是下面代码中用到的local实际上是以一个全局变量的地方存在于这多少个实例中的。

C++ 4

用兰姆(Lamb)da说明式实现部分在JavaScript中流行的格局

  说到JavaScript,目前些年真是风声水起。不光可以利用拥有大家软件工程现存的局部设计情势,并且鉴于它的油滑,还有一部分由于JavaScript特性而暴发的情势。比如说模块化,登时施行方法体等。.NET由于是强类型编译型的语言,灵活性自然不如JavaScript,不过这并不意味着JavaScript能做的事情.NET就不可能做,下边我们就来兑现部分JavaScript中好玩的写法。

回调模式

  回调模式也并非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。可是前些天我们要落实的回调可就不均等了。

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();
}

  下边的代码中,大家在DoSomeStuff完成将来,再做一些事情。这种写法在JavaScript中是很常见的,jQuery中的Ajax的oncompleted,
onsuccess不就是如此实现的么?又或者LINQ扩充方法中的foreach不也是这样的么?

回到方法

  我们在JavaScript中可以间接return一个方法,在.net中固然不可以一贯回到方法,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觉得?这还不够完善,这一堆的switch
case看着就心烦,让大家用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中相比较普遍,首要实现思路是以此点子被设置成一个性能。在给这个特性附值,甚至推行过程中我们得以每一天变动那个特性的对准,从而达到改变这一个艺术的目地。

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;
        }
    }
}

  下面的代码中当NextPrime第一次被调用的时候是2,与此同时,我们转移了NextPrime,大家可以把它指向此外的法门,和JavaScrtip的八面玲珑比起来也不差吧?假如你还不满意,这下边的代码应该能满足你。

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);

  在调用的地点我们决不考虑太多,然后这一个主意本身就持有调优性了。大家原来的做法可能是在认清i==1000事后直接写上相应的代码,那么和现行的把该格局指向此外一个格局有如何区别吗?

自推行措施

  JavaScript 中的自举办办法有以下多少个优势:

  1. 不会污染全局环境
  2. 确保自进行里面的办法只会被实施一遍
  3. 分解完立刻实施

  在C#中我们也得以有自推行的法门:

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

  下边的是从未有过参数的,假诺您想要插手参数,也丰富的粗略:

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

  .NET4.5最闪的新职能是咋样?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  

目的即时起首化

  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里面一样自由的创办我们想要对象。但是别忘了,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不会让我们失望的。

//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?");

  不过如果您确实是运作这段代码,是会抛出特其余。问题就在此地,Lambda表明式是不容许赋值给匿名对象的。可是委托可以,所以在此处大家只需要报告编译器,我是一个什么项目标信托即可。

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

  不过这里还有一个题目,如若自身想在Ask方法里面去拜谒person的某一个属性,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 );
                }))
};

  结果是连编译都通不过,因为person在我们的兰姆(Lamb)da表明式这里依然不曾概念的,当然不同意使用了,不过在JavaScript里面是从未有过问题的,咋做吧?.NET能行么?当然行,既然它要提早定义,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?");  

运转时分支

  那些情势和自定义型方法有些类似,唯一的例外是它不是在概念自己,而是在概念其它办法。当然,只有当这些艺术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,可是仔细牵记,你在外头只需要调用AutoSave就可以了,此外的都毫不管。而以此AutoSave,也不用每一回执行的时候都急需去检查部署文件了。

总结

  兰姆(Lamb)da表达式在终极编译之后实质是一个主意,而大家注解拉姆(Lamb)da表明式呢实质上是以委托的情势传递的。当然大家仍是可以透过泛型表明式Expression来传递。通过兰姆da表达式形成闭包,可以做过多政工,可是有一对用法现在还存在顶牛,本文只是做一个概述
:),假使有不妥,还请拍砖。谢谢协助 🙂

还有更多拉(Dora)姆(Lamb)da表明式的不同平日玩法,请移步: 私自的故事之 –
快乐的兰姆da表明式(二)

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