语言集成查询

语言集成查询（英語：Language Integrated Query，縮寫：LINQ），發音"link"，是微軟的一项技术，新增一種自然查詢的SQL語法到.NET Framework的程式語言中，目前可支援C#以及Visual Basic .NET語言。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。

語言風格

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LINQ依赖于語言的多項新增風格，來展示出查詢語言的擴充性。例如：C#:

匿名型別

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匿名型別（Anonymous type）是C# 3.0與Visual Basic 9.0新增的功能，它允許開發人員可以使用不具型別的方式建立新的資料結構，而真正的型別在編譯時期，由C# (或VB) Compiler自動產生，並寫入編譯目的檔中，它可以讓開發人員能夠很簡單利用匿名型別建立物件，LINQ中的select指令即是利用這種特性來建立回傳物件。

匿名类型本质上是表达元组（tuple），采用值语义。

下列使用匿名型別的程式碼： 

    [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;     }

會由編譯器改寫為： 

    [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;     }

擴展方法 (Extension method)

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Lambda表達式 (Lambda expression)

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表達式樹 (Expression tree)

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查询表达式语法

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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

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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()                 );

標準查詢運算子 (Standard query operators)

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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的各式言語支援度

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下列的言語支持LINQ。

註：C++/CLI尚未支援LINQ。但是有第三方的C++套件[1]，以及第三方的PHP套件[2]

LINQ的範例

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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

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LINQ目前由Visual Studio 2008、2010、2012、2013、2015、2017、2019支持。

语言扩展

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微软同样提供了LINQExtender，允许使用者在不了解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

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  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）. 

外部連結

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参见

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