C# LINQ 查詢語法完整指南：從語法基礎到投影與延遲執行

什麼是查詢語法

查詢語法是 C#/VB 提供的**聲明式簡化寫法**，用於表達 LINQ 查詢。編譯器會將其轉譯為擴充方法呼叫 (Lambda 運算式)，提供完整 IntelliSense 與編譯期檢查。

基本結構

// 查詢語法
var query = from p in people
            where p.LastName.StartsWith("G")
            orderby p.FirstName
            select p;

// 等價方法語法
var query = people
    .Where(p => p.LastName.StartsWith("G"))
    .OrderBy(p => p.FirstName)
    .Select(p => p);

核心子句詳解

from - 資料來源與範圍變數

from p in people  // p 為範圍變數，代表 people 中每個 Person 物件
from o in orders  // 多來源可串聯 (交叉聯結)
join d in departments on p.DeptId equals d.Id  // 內部聯結
from c in p.Children.DefaultIfEmpty()  // 左外部聯結

where - 篩選條件

where p.Age > 18 && p.IsActive
where p.Tags.Contains("vip")  // 集合包含
where new[] {1,2,3}.Contains(p.Type)  // IN 條件

orderby - 排序

orderby p.LastName, p.FirstName descending
orderby p.Salary descending, p.HireDate

select - 投影與結果構形

// 完整物件投影
select p

// 單一欄位投影 → IEnumerable
select p.FirstName

// 匿名型別投影 → IEnumerable<匿名型別>
select new { p.Id, FullName = p.FirstName + " " + p.LastName, p.Email }

// 具名型別投影 (物件初始化器)
select new PersonDto { 
    Id = p.Id, 
    FullName = p.FirstName + " " + p.LastName,
    Email = p.Email 
}

// 計算欄位投影
select new { 
    p.Id, 
    TotalRevenue = p.OrderDetails.Sum(od => od.UnitPrice * od.Quantity) 
}

group by - 分組

// 簡單分組
from p in people
group p by p.DeptId into g
select new { DeptId = g.Key, Count = g.Count(), AvgAge = g.Average(p => p.Age) }

// 多鍵分組
group p by new { p.DeptId, p.JobGrade } into g
select new { g.Key.DeptId, g.Key.JobGrade, Count = g.Count() }

let - 子查詢/暫存計算

from p in people
let fullName = p.FirstName + " " + p.LastName
let orderCount = p.Orders.Count()
where orderCount > 5
select new { p.Id, fullName, orderCount }

join - 內部聯結

from p in people
join d in departments on p.DeptId equals d.Id
select new { p.Name, DeptName = d.Name }

// 群組聯結 (左外部聯結效果)
from d in departments
join p in people on d.Id equals p.DeptId into dp
from p in dp.DefaultIfEmpty()
select new { d.Name, EmpName = p != null ? p.Name : "無員工" }

針對資料庫的查詢語法 (LINQ to SQL / Entity Framework)

IQueryable 與表達式樹

查詢語法建構 IQueryable<T>，**延遲執行**，最終轉譯為 SQL 在資料庫執行。

// 僅建構查詢，未執行
var query = from p in db.Products
            where p.UnitPrice > 99
            select p;

// 觸發執行：ToList(), ToArray(), foreach, Count(), First()
var list = query.ToList();  // 立即執行 SQL

投影優化：只選需要欄位

// 完整實體 → SELECT * (所有欄位)
var q1 = from p in db.Products where p.UnitPrice > 99 select p;

// 投影 DTO → 只 SELECT 指定欄位
var q2 = from p in db.Products 
         where p.UnitPrice > 99 
         select new ProductDto { Id = p.ProductId, Name = p.ProductName, Price = p.UnitPrice };

// 進階：計算欄位下推資料庫
var q3 = from p in db.Products
         where p.UnitPrice > 99
         select new {
             p.ProductId,
             p.ProductName,
             p.UnitPrice,
             TotalRevenue = p.OrderDetails.Sum(od => od.UnitPrice * od.Quantity)
         };

延遲執行與立即執行

進階技巧

查詢組合

var baseQuery = db.Products.Where(p => p.UnitPrice > 50);

// 動態加入條件
if (categoryId.HasValue)
    baseQuery = baseQuery.Where(p => p.CategoryId == categoryId);

if (inStockOnly)
    baseQuery = baseQuery.Where(p => p.UnitsInStock > 0);

var result = baseQuery.ToList();  // 單一 SQL 執行

分頁查詢

var page = query
    .OrderBy(p => p.ProductName)
    .Skip((pageIndex - 1) * pageSize)
    .Take(pageSize)
    .ToList();

非同步執行 (EF Core 6+)

var list = await query.ToListAsync();
var count = await query.CountAsync();
var first = await query.FirstOrDefaultAsync();

常見陷阱

C# 9+ Record 型別投影

public record ProductDto(int Id, string Name, decimal Price);

var query = from p in db.Products
            where p.UnitPrice > 99
            select new ProductDto(p.ProductId, p.ProductName, p.UnitPrice);