語言整合查詢

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語言整合查詢（英語：Language Integrated Query，縮寫：LINQ），發音"link"，是微軟的一項技術，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日隨.NET Framework 3.5發佈了LINQ技術。

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

LINQ依賴於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

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，並寫入編譯目標文件中，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。

匿名類型本質上是表達元組（tuple），採用值語意。

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)

Lambda表達式 (Lambda expression)

表達式樹 (Expression tree)

查詢表達式語法

from RangeVariable in IEnumerable<T>或IQueryable<T>的Collection
<Standard Query  Operators> <lambda expression>
<select or groupBy operator> <result   formation>

流利語法

LINQ查詢時有兩種語法可供選擇：查詢表達式語法（Query Expression）和流利語法（Fluent Syntax）。前者使用查詢運算子；後者利用System.Linq.Enumerable類中定義的擴充方法和Lambda表達式方式進行查詢。CLR本身並不理解查詢表達式語法，它只理解流利語法。編譯器負責把查詢表達式語法編譯為流利語法。

以下是一個範例LINQ方法語法的查詢，返回陣列中的偶數： 

int[] ints={1,2,3,4};
var result = ints.Where(p => p % 2 == 0).ToArray();

對比流利語法和C#的傳統語法： 

//   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)

System.Linq.Enumerable靜態類別宣告了一套標準查詢運算子（Standard Query Operators，SQO）方法集合。基本語法如下： 

 using (var db = new EntityContext())
 {
     var roles = from o in db.Users
                where o.Account == "Apollo"
                select o.Roles;
     …
 }

標準查詢運算子和Lambda表達式的關係非常密切。編譯器會將上述表達式轉化為下述以Lambda表達式為參數的顯式擴充方法呼叫序列： 

 using (var db = new EntityContext())
 {
     var roles = db.Users.Where(o => o.Account == "Apollo").Select(o => o.Roles);
 }
運算子 類別 語意 流利語法範例 查詢表達式語法範例
Where 篩選運算子(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 投影運算子(Projection) 將對象投影為一個匿名類型實例
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 投影運算子(Projection) 返回多行結果，用於多表的交叉連接（cross join） 
Dim res = Employees.SelectMany(Function(e)
  e.Family.Select(Function(c)c.name))
Skip 分塊運算子(Partitioning) 跳過前n個元素 
var users = 
db.Users.OrderBy(
o => o.Roles.Count
).Skip(10);
SkipWhile 分塊運算子(Partitioning) 跳過起始處使條件為真的所有元素 
var users = 
db.Users.OrderBy(
o => o.Roles.Count).SkipWhile(
o => o.Roles == 3);
Take 分塊運算子(Partitioning) 返回開頭之處的n個元素 
var users = 
db.Users.OrderBy(
o => o.Roles.Count).Take(5);
TakeWhile 分塊運算子(Partitioning) 返回起始處使條件為真的所有元素 
var users = 
db.Users.OrderBy(
o => o.Roles.Count).TakeWhile(
o => o.Roles.Count == 3);
Join 連接運算子 內連接兩個或多個表，僅限於Equals運算子 
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 連接運算子 類似於LEFT OUTER JOIN，右側集合匹配於左側集合鍵值的元素被分組 
From cust In customers Group 
Join ord In orders 
On cust.CustomerID 
 Equals ord.CustomerID 
Into CustomerOrders = Group, 
   OrderTotal = Sum(ord.Total)
Concat 合併運算子 用於連接兩個序列 returnValue = firstSeq.Concat(secondSeq)
OrderBy 排序運算子(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 排序運算子(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 排序運算子(Ordering) 只能對IOrderedEnumerable介面對象使用
ThenByDescending 排序運算子(Ordering) 只能對IOrderedEnumerable介面對象使用
Reverse 排序運算子(Ordering) 只能對IOrderedEnumerable介面對象使用
GroupBy 分組運算子 
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 集合運算子 去重複 
var roles = 
user.Roles.Distinct();
Union 集合運算子 集合併，還去重複 
var roles = 
user1.Roles.Union(
user2.Roles);
Intersect 集合運算子 集合交 
var roles = 
user1.Roles.Intersect(
user2.Roles);
Except 集合運算子 集合差 
var roles = 
user1.Roles.Except(
user2.Roles);
AsEnumerable 轉換運算子 用於把一個IEnumerable的衍生類型轉化為IEnumerable類型
AsQueryable 轉換運算子 IEnumerable(Of T)轉化為IQueryable(Of T).
ToArray 轉換運算子 轉換為陣列
ToList 轉換運算子 轉換為List
ToDictionary 轉換運算子 轉換為一對一的字典（鍵-值對的集合）
ToLookup 轉換運算子 轉換為一對多的字典（鍵-值集的集合）
OfType 轉換運算子 取得指定類型的元素組成一個陣列 
object[] numbers = { null, 1.0,
 "two", 3, "four", 5, 
"six", 7.0 };
var doubles = 
numbers.OfType<double>();
Cast 轉換運算子 把序列的所有元素轉換為指定類型
SequenceEqual 相等運算子 兩個序列的元素依次相同返回真。
使用元素所屬類的IEqualityComparer(Of T) 泛型介面做相等比較
First 元素運算子 返回序列第一個元素（或滿足條件第一個元素），沒有則異常
FirstOrDefault 元素運算子 返回序列第一個元素，沒有則返回空或預設值 
var user = 
db.Users.FirstOrDefault(
o => o.Roles.Count == 3);
Last 元素運算子 返回序列最後一個元素，沒有則異常
LastOrDefault 元素運算子 返回序列最後一個元素，沒有則返回空或預設值 
var user = 
db.Users.LastOrDefault(
o => o.Roles.Count == 3);
Single 元素運算子 返回序列唯一元素，如果沒有元素或多個元素則異常
SingleOrDefault 元素運算子 返回序列唯一元素，如果多個元素則異常 
var user = db.Users.SingleOrDefault(o => o.Account == "Apollo");
ElementAt 元素運算子 返回序列指定元素，失敗則異常
ElementAtOrDefault 元素運算子 返回序列指定元素，失敗則空或預設值
DefaultIfEmpty 元素運算子 返回序列，如果序列為空則返回元素的預設值 
For Each number As Integer 
In numbers.DefaultIfEmpty()   
output.AppendLine(number)
Next
All 量詞運算子 序列所有元素滿足條件則為真 
var result 
= db.Users.All(
o => o.Roles.Count == 3);
Any 量詞運算子 序列有一個元素滿足條件則為真 
var result 
= db.Users.Any(
o => o.Roles.Count == 3);
Contains 量詞運算子 是否包含一個元素 
var result = 
db.Users.Where(
o => o.Roles.Count == 3
).Contains(user1);
Count 聚合統計運算子 計數，可選一個謂詞 
var result 
= db.Users.Count
(o => o.Roles.Count == 3);
LongCount 聚合統計運算子 計數，返回Int64類型
Sum 聚合統計運算子 求和，可選對一個lambda函數表達式 
var result 
= db.Users.Sum
(o => o.Roles.Count);
Min 聚合統計運算子 最小值，可選對一個lambda函數表達式 
var result 
= db.Users.Min
(o => o.Roles.Count);
Max 聚合統計運算子 
var result 
= db.Users.Max
(o => o.Roles.Count);
Average 聚合統計運算子 
var result 
= db.Users.Average
(o => o.Roles.Count);
Aggregate 聚合統計運算子 參數為一個委託，在序列的每個元素上執行該委託。
委託的第一個參數為當前累計值，第二個參數為當前元素，
返回值為新的累計值		 
Dim reversed As String = 
words.Aggregate(
Function(ByVal current,
 ByVal word) 
word & " " & current)
equals/Equals 關鍵字 用於Join子句
from/From 關鍵字
in/In 關鍵字 指出數據源
into/Into 關鍵字 用於Group By子句
key 關鍵字 用於Group By子句的無名類型
let 關鍵字 給表達式定義別名 
From prod In products 
Let Discount = 
prod.UnitPrice * 0.1 
Where Discount >= 50 
Select prod.ProductName, 
prod.UnitPrice, Discount
Group 關鍵字 在GroupBy子句的Into中用於辨識分組結果 
From num In numbers 
Group num By 
remainder5 = 
(num Mod 5) Into Group
Range 方法 產生一個整數序列 
From n In 
Enumerable.Range(100, 50)
Repeat 方法 產生一個整數序列 
From n In  
Enumerable.Repeat(7, 10)

LINQ的各式言語支援度

下列的言語支援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

一個簡單例子： 

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); 
            }
        }
    }
}

輸出： 49 25 1

另一個例子： 

// 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支援

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

語言擴充

微軟同樣提供了LINQExtender，允許用戶在不了解LINQ實現細節的情況下，編寫自己的LINQ擴充。 如：LINQ to Twitter,LINQ to Oracle,LINQ to Active Directory等

參考文獻

  1. ^ LINQ for C++. [2014-02-18]. （原始內容存檔於2014-02-16）. 
  2. ^ PHPLinq. [2014-02-18]. （原始內容存檔於2014-02-22）. 

外部連結

參見

概念
資料庫組件
SQL
分類
指令
安全
實現
類型
資料庫產品
資料庫組件
實作
架構
共同語言基礎架構
CLI支援語言
共同語言1
其他語言2
Core家族3
元件
比較
即將推出
1微軟在Visual Studio或.NET Framework中提供了或者將提供支援的語言
2被多數用戶使用，且非教學或研究型的語言。
3具有跨平台（Windows, Mac OSX, Linux）能力的開發框架。
取自 "https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=语言集成查询&oldid=72281790"