LINQ でのクエリ構文とメソッド構文 (C#)

[アーティクル]
05/10/2023

統合言語クエリ (LINQ) の入門的なドキュメントでは、ほとんどのクエリが、LINQ の宣言型クエリ構文を使用して記述されています。ただし、クエリ構文は、コードのコンパイル時に、.NET 共通言語ランタイム (CLR) 用のメソッド呼び出しに変換する必要があります。これらのメソッド呼び出しが、標準クエリ演算子 (Where、Select、GroupBy、Join、Max、Average など) を呼び出します。これらは、クエリ構文ではなくメソッド構文を使用して直接呼び出すことができます。

クエリ構文とメソッド構文は意味的には同じものですが、多くの人は、クエリ構文のほうがシンプルで読みやすいと感じます。一部のクエリは、メソッド呼び出しとして表現する必要があります。たとえば、指定した条件に一致する要素の数を取得するクエリを表すには、メソッド呼び出しを使用する必要があります。また、ソースシーケンスで最大の値を持つ要素を取得するクエリにも、メソッド呼び出しを使用する必要があります。 System.Linq 名前空間の標準クエリ演算子のリファレンスドキュメントでは、通常、メソッド構文が使用されます。そのため、LINQ クエリの記述をこれから学習する初心者にとっても、クエリやクエリ式自体の中でメソッド構文をどのように使用すればよいか理解しておくことは有用です。

標準クエリ演算子の拡張メソッド

次の例は、シンプルなクエリ式と、メソッドベースのクエリとして記述された、意味的に同等のクエリを示したものです。

class QueryVMethodSyntax
{
    static void Main()
    {
        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 + " ");
        }

        // Keep the console open in debug mode.
        Console.WriteLine(System.Environment.NewLine);
        Console.WriteLine("Press any key to exit");
        Console.ReadKey();
    }
}
/*
    Output:
    6 8 10 12
    6 8 10 12
 */

2 つの例からの出力は同じです。クエリ変数の型は、どちらの形式でも同じです: IEnumerable<T>。

メソッドベースのクエリを理解するために、より詳しく調べていきましょう。式の右側を見ると、where 句が numbers オブジェクトのインスタンスメソッドとして表されていることがわかります。これは、既におわかりのように、IEnumerable<int> の型を持っています。ジェネリック型の IEnumerable<T> インターフェイスについて知識があれば、これが Where メソッドではないことがわかるでしょう。しかし、Visual Studio IDE で IntelliSense の入力補完リストを呼び出すと、Where メソッドだけでなく、Select、SelectMany、Join、Orderby など、他にも多くのメソッドが表示されます。これらはすべて、標準クエリ演算子です。

Intellisense の標準クエリ演算子をすべて示すスクリーンショット。

一見、IEnumerable<T> が再定義され、これらのメソッドが追加されたかのように見えますが、実際にはそうではありません。標準クエリ演算子は、拡張メソッドという新しい種類のメソッドとして実装されています。拡張メソッドは、既存の型を "拡張" します。これらは、あたかもその型のインスタンスメソッドであるかのように呼び出すことができます。標準クエリ演算子が IEnumerable<T> を拡張しているため、numbers.Where(...) を書き込むことができます。

LINQ の初心者が拡張メソッドについて知っておくべき最も重要なことは、適切な using ディレクティブを使用して、アプリケーションのスコープ内にそれらを取り込む方法です。アプリケーションの観点から見れば、拡張メソッドは通常のインスタンスメソッドと同じものです。

拡張メソッドについて詳しくは、「拡張メソッド」をご覧ください。標準クエリ演算子について詳しくは、「標準クエリ演算子の概要 (C#)」をご覧ください。一部の LINQ プロバイダー (LINQ to SQL や LINQ to XML など) では、IEnumerable<T> 以外の型に対応するため、独自の標準クエリ演算子と追加の拡張メソッドが実装されています。

ラムダ式

上記の例では、条件式 (num % 2 == 0) がインライン引数として Where メソッドに渡さています: Where(num => num % 2 == 0). このインライン式は、ラムダ式と呼ばれます。これを使用すると、本来であれば、匿名メソッド、ジェネリックデリゲート、式ツリーなど、より複雑な形式で記述しなければならないコードを、簡単に記述できます。 C# では、=> がラムダ演算子で、"goes to" という読み方をします。演算子の左側にある num は、クエリ式の num に対応する入力変数です。コンパイラは、numbers がジェネリック IEnumerable<T> 型であることがわかっているため、num の型を推論できます。ラムダの本体は、クエリ構文や、C# のその他の式やステートメントの式と同じです。これには、メソッド呼び出しやその他の複雑なロジックを含めることができます。 "戻り値" は、式の結果だけです。

LINQ の初心者の場合、ラムダを広範に使用する必要はありません。ただし、一部のクエリはメソッド構文でしか表現できず、ラムダ式が必須となるものもあります。ラムダに慣れてきたら、これが LINQ のツールボックスで使用できる強力で柔軟なツールであることがおわかりいただけるでしょう。詳細については、「ラムダ式」を参照してください。

クエリの構成可能性

上記の例で、OrderBy メソッドは Where への呼び出しでドット演算子を使用して起動されています。 Where は、フィルター処理されたシーケンスを生成し、その後 Orderby は、そのシーケンスをソートして操作しています。クエリが IEnumerable を返すので、開発者は、メソッド呼び出しをつないでいきながら、メソッド構文でそれらを編成します。これが、クエリ構文を使ってクエリを記述する際に、コンパイラがバックグラウンドで行っていることなのです。また、クエリ変数にはクエリの結果が格納されないので、開発者はそれが実行された後でも、それを随時変更したり、新しいクエリのベースとして使用することができます。

LINQ でのクエリ構文とメソッド構文 (C#)

標準クエリ演算子の拡張メソッド

ラムダ式

クエリの構成可能性

その他のリソース

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