語言整合查詢

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);
 }

More information 運算子, 類別 ...

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)

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LINQ的各式言語支援度

下列的言語支援LINQ。

C# 3.0
F# 1.1.8.1
Visual Basic 2008（9.0）

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

Official Microsoft LINQ Project（已失效）
101 C# LINQ Samples（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
101 Visual Basic LINQ Samples（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
Microsoft LINQ forum
LINQ page on NetFXGuide.com
LINQ wiki（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
LINQExtender（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）

參見

物件關聯對映（ORM）

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

[2] [2]
PHPLinq. [2014-02-18]. （原始內容存檔於2014-02-22）.

[1]

[2]