Schreiben von C#-LINQ-Abfragen in Abfragedaten

Die meisten Abfragen in der einführenden Dokumentation zu LINQ (Language Integrated Query) wurden mithilfe der deklarativen Abfragesyntax von LINQ geschrieben. Die Abfragesyntax muss jedoch in Methodenaufrufe für die .NET Common Language Runtime (CLR) übersetzt werden, wenn der Code kompiliert wird. Diese Methodenaufrufe rufen die Standardabfrageoperatoren auf, die z.B. folgende Namen haben: Where, Select, GroupBy, Join, Max und Average. Sie können sie direkt mithilfe der Methodensyntax anstatt der Abfragesyntax aufrufen.

Abfragesyntax und Methodensyntax sind semantisch identisch, aber Abfragesyntax ist häufig einfacher und leichter zu lesen. Einige Abfragen müssen als Methodenaufrufe ausgedrückt werden. Sie müssen z.B. einen Methodenaufruf verwenden, um eine Abfrage auszudrücken, die die Anzahl der Elemente abruft, die einer angegebenen Bedingung entsprechen. Sie müssen einen Methodenaufruf auch für eine Abfrage verwenden, die das Element abruft, das den Maximalwert in der Quellsequenz hat. In der Referenzdokumentation für die Standardabfrageoperatoren im System.Linq-Namespace wird im Allgemeinen die Methodensyntax verwendet. Sie sollten sich mit der Verwendung der Methodensyntax in Abfragen und in Abfrageausdrücken selbst vertraut machen.

Erweiterungsmethoden von Standardabfrageoperatoren

Im folgenden Beispiel wird ein einfacher Abfrageausdruck und die semantisch äquivalente Abfrage gezeigt, die als methodenbasierte Abfrage geschrieben ist.

int[] numbers = [ 5, 10, 8, 3, 6, 12 ];

//Query syntax:
IEnumerable<int> numQuery1 =
    from num in numbers
    where num % 2 == 0
    orderby num
    select num;

//Method syntax:
IEnumerable<int> numQuery2 = numbers.Where(num => num % 2 == 0).OrderBy(n => n);

foreach (int i in numQuery1)
{
    Console.Write(i + " ");
}
Console.WriteLine(System.Environment.NewLine);
foreach (int i in numQuery2)
{
    Console.Write(i + " ");
}

Die Ausgabe der beiden Beispiele ist identisch. Sie sehen, dass der Typ der Abfragevariable in beiden Formen der gleiche ist: IEnumerable<T>.

Betrachten Sie die methodenbasierte Abfrage genauer, um sie besser zu verstehen. Beachten Sie, dass die where-Klausel auf der rechten Seite des Ausdrucks jetzt als Instanzmethode des numbers-Objekts ausgedrückt wird. Sie ist vom Typ IEnumerable<int>. Wenn Sie mit der generischen IEnumerable<T>-Schnittstelle vertraut sind, wissen Sie, dass sie über keine Where-Methode verfügt. Wenn Sie jedoch die IntelliSense-Vervollständigungsliste in der Visual Studio IDE aufrufen, sehen Sie nicht nur eine Where-Methode, sondern viele andere Methoden, z. B. Select, SelectMany, Join und Orderby. Diese Methoden werden als Standardabfrageoperatoren implementiert.

Es sieht zwar so aus, als ob IEnumerable<T> zusätzliche Methoden enthält, dies ist jedoch nicht der Fall. Die Standardabfrageoperatoren werden als Erweiterungsmethoden implementiert. Erweiterungsmethoden „erweitern“ einen vorhandenen Typ; sie können aufgerufen werden, als wären sie Instanzmethoden für den Typ. Die Standardabfrageoperatoren erweitern IEnumerable<T>, weshalb Sie numbers.Where(...) schreiben können.

Um die Erweiterungsmethoden zu verwenden, müssen Sie sie mit using-Anweisungen in den Bereich einbinden. Aus Sicht Ihrer Anwendung sind eine Erweiterungsmethode und eine reguläre Instanzmethode identisch.

Weitere Informationen zu Erweiterungsmethoden finden Sie unter Extension Methods (Erweiterungsmethoden). Weitere Informationen über Standardabfrageoperatoren finden Sie unter Standard Query Operators Overview (C#) (Übersicht über Standardabfrageoperatoren (C#)). Einige LINQ-Anbieter (z. B. Entity Framework und LINQ to XML) implementieren ihre eigenen Standardabfrageoperatoren und Erweiterungsmethoden für andere Typen als IEnumerable<T>.

Lambdaausdrücke

Beachten Sie im vorherigen Beispiel, dass der bedingte Ausdruck num % 2 == 0 als Inlineargument an die Enumerable.Where-Methode übergeben wird: Where(num => num % 2 == 0).. Dieser Inlineausdruck wird als Lambdaausdruck bezeichnet. Es ist eine bequeme Möglichkeit zum Schreiben von Code, der sonst auf umständlichere Weise geschrieben werden müsste. num auf der linken Seite des Operators ist die Eingabevariable, die num im Eingabeausdruck entspricht. Der Compiler kann den Typ von num ableiten, da er weiß, dass es sich bei numbers um einen generischen IEnumerable<T>-Typ handelt. Der Text des Lambdaausdrucks entspricht genau dem Ausdruck in der Abfragesyntax oder in einem anderen Ausdruck oder einer anderen Anweisung in C#. Er kann Methodenaufrufe und andere komplexe Logik enthalten. Der Rückgabewert ist nur das Ergebnis des Ausdrucks. Bestimme Abfragen können nur in der Methodensyntax ausgedrückt werden, und einige von ihnen benötigen Lambdaausdrücke. Lambdaausdrücke sind ein leistungsfähiges und flexibles Tool in Ihrer LINQ-Toolbox.

Zusammensetzbarkeit von Abfragen

Im vorherigen Codebeispiel wird die Enumerable.OrderBy-Methode durch Verwendung des Punktoperators im Aufruf von Where aufgerufen. Where erzeugt eine gefilterte Sequenz und Orderby sortiert dann die von Where generierte Sequenz. Da Abfragen IEnumerable zurückgeben, erstellen Sie sie in der Methodensyntax durch Verkettung von Methodenaufrufen miteinander. Der Compiler nimmt diese Komposition vor, wenn Sie Abfragen mithilfe der Abfragesyntax schreiben. Da eine Abfragevariable die Ergebnisse der Abfrage nicht speichert, können Sie sie jederzeit ändern oder als Basis für eine neue Abfrage verwenden, sogar, wenn sie bereits ausgeführt wurde.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen einige einfache LINQ-Abfragen anhand der oben aufgelisteten Herangehensweisen.

Beispiel: Abfragesyntax

Sie schreiben die meisten Abfragen mit Abfragesyntax, um Abfrageausdrücke zu erstellen. Im folgenden Beispiel werden drei Abfrageausdrücke gezeigt. Der erste Abfrageausdruck veranschaulicht, wie man Ergebnisse durch Anwenden von Bedingungen mit einer where-Klausel filtern und einschränken kann. Er gibt alle Elemente in der Quellsequenz zurück, deren Wert größer als 7 oder kleiner als 3 ist. Der zweite Ausdruck veranschaulicht, wie man die zurückgegebenen Ergebnisse sortiert. Der dritte Ausdruck veranschaulicht, wie man Ergebnisse nach einem Schlüssel gruppiert. Diese Abfrage gibt basierend auf dem ersten Buchstaben des Worts zwei Gruppen zurück.

List<int> numbers = [5, 4, 1, 3, 9, 8, 6, 7, 2, 0];

// The query variables can also be implicitly typed by using var

// Query #1.
IEnumerable<int> filteringQuery =
    from num in numbers
    where num is < 3 or > 7
    select num;

// Query #2.
IEnumerable<int> orderingQuery =
    from num in numbers
    where num is < 3 or > 7
    orderby num ascending
    select num;

// Query #3.
string[] groupingQuery = ["carrots", "cabbage", "broccoli", "beans", "barley"];
IEnumerable<IGrouping<char, string>> queryFoodGroups =
    from item in groupingQuery
    group item by item[0];

Der Typ der Abfragen ist IEnumerable<T>. Alle diese Abfragen können mithilfe von var geschrieben werden, wie im folgenden Beispiel gezeigt wird:

var query = from num in numbers...

In allen vorherigen Beispielen werden die Abfragen nicht ausgeführt, bis Sie die Iteration über die Abfragevariable in einer foreach- oder einer anderen Anweisung durchlaufen haben.

Beispiel: Methodensyntax

Einige Abfragevorgänge müssen als Methodenaufruf ausgedrückt werden. Die häufigsten derartigen Methoden sind die, die einzelne numerische Werte zurückgeben, wie z. B. Sum, Max, Min, Average usw. Diese Methoden müssen in einer Abfrage immer zuletzt aufgerufen werden, da sie einen einzelnen Wert zurückgeben und nicht als Quelle für einen zusätzlichen Abfragevorgang dienen können. Im folgenden Beispiel wird ein Methodenaufruf in einem Abfrageausdruck dargestellt:

List<int> numbers1 = [5, 4, 1, 3, 9, 8, 6, 7, 2, 0];
List<int> numbers2 = [15, 14, 11, 13, 19, 18, 16, 17, 12, 10];

// Query #4.
double average = numbers1.Average();

// Query #5.
IEnumerable<int> concatenationQuery = numbers1.Concat(numbers2);

Wenn die Methode über System.Action- oder System.Func<TResult>-Parameter verfügt, werden diese Argumente wie im folgenden Beispiel gezeigt in Form eines Lambdaausdrucks zur Verfügung gestellt:

// Query #6.
IEnumerable<int> largeNumbersQuery = numbers2.Where(c => c > 15);

In den vorherigen Abfragen wird nur Abfrage 4 sofort ausgeführt, da sie einen einzelnen Wert und keine generische IEnumerable<T>-Auflistung zurückgibt. Die Methode selbst verwendet foreach oder ähnlichen Code, um den Wert zu berechnen.

Alle vorherigen Abfragen können mithilfe von implizierter Typisierung mit var geschrieben werden. Dies wird im folgenden Beispiel gezeigt:

// var is used for convenience in these queries
double average = numbers1.Average();
var concatenationQuery = numbers1.Concat(numbers2);
var largeNumbersQuery = numbers2.Where(c => c > 15);

Beispiel: Gemischte Abfrage und Methodensyntax

In diesem Beispiel wird veranschaulicht, wie Sie die Methodensyntax auf die Ergebnisse einer Abfrageklausel anwenden können. Umschließen Sie einfach den Abfrageausdruck mit Klammern, wenden Sie anschließend den Punktoperator an, und rufen Sie die Methode auf. Im folgenden Beispiel wird von der siebten Abfrage die Anzahl der Zahlen zurückgegeben, deren Wert zwischen 3 und 7 liegt. Im Allgemeinen ist es jedoch besser, eine zweite Variable zu verwenden, um das Ergebnis des Methodenaufrufs zu speichern. Auf diese Weise ist es unwahrscheinlicher, dass dieses Ergebnis mit dem Ergebnis der Abfrage verwechselt wird.

// Query #7.

// Using a query expression with method syntax
var numCount1 = (
    from num in numbers1
    where num is > 3 and < 7
    select num
).Count();

// Better: Create a new variable to store
// the method call result
IEnumerable<int> numbersQuery =
    from num in numbers1
    where num is > 3 and < 7
    select num;

var numCount2 = numbersQuery.Count();

Da Abfrage Nr.7 einen einzelnen Wert und keine Auflistung zurückgibt, wird die Abfrage sofort ausgeführt.

Die vorherige Abfrage kann mithilfe der implizierten Typisierung mit var wie folgt geschrieben werden:

var numCount = (from num in numbers...

Sie kann folgendermaßen in Methodensyntax geschrieben werden:

var numCount = numbers.Count(n => n is > 3 and < 7);

Sie kann mithilfe der implizierten Typisierung wie folgt geschrieben werden:

int numCount = numbers.Count(n => n is > 3 and < 7);

Weitere Informationen

• Exemplarische Vorgehensweise: Schreiben von Abfragen in C#
• where-Klausel