C#中的Select和SelectMany：如何选择以提升速度？

C#中的Select和SelectMany：区别何在，又如何影响速度？

如果你曾经用C#编写过LINQ查询，那么你肯定遇到过两个相似但截然不同的方法：Select和SelectMany。乍一看，两者都是从集合中“选择”某些东西。但魔鬼，一如既往，藏在细节之中。在两者之间做出错误的选择，可能会让你的快速代码变得缓慢而混乱；而正确的选择，则能让你的代码既优雅又迅捷。

在本文中，我们不仅会讲解理论。我们还会进行真实的性能测试，深入探究这两个方法的内部机制，并为你提供一个清晰的决策指南：何时使用Select，何时使用SelectMany。准备好了吗？让我们开始吧！

快速入门：什么是Select和SelectMany？

首先，基础知识。假设你有一个学生列表（List<Student>），每个学生都有一个成绩列表（List<int>）。

Select 是一种“一对一”的投影。对于原始集合中的每个元素，你都会得到一个输出元素。如果你有10个学生，Select将返回一个包含10个元素的集合。

• 示例：获取所有学生的姓名。
• 签名： IEnumerable<TResult> Select<TSource, TResult>(this IEnumerable<TSource> source, Func<TSource, TResult> selector)

SelectMany 是一种“一对多”的投影，随后会进行“展平”（flatten）操作。原始集合中的每个元素可以产生多个输出元素，所有这些元素会被合并成一个单一的扁平列表。

• 示例：获取所有学生的所有成绩（一个单一的扁平数字列表）。
• 签名： IEnumerable<TResult> SelectMany<TSource, TCollection, TResult>(this IEnumerable<TSource> source, Func<TSource, IEnumerable<TCollection>> collectionSelector, Func<TSource, TCollection, TResult> resultSelector)

看起来区别很明显。但陷阱在哪里呢？陷阱在于这些方法在底层是如何工作的，以及新手经常如何混淆它们。

主要区别：输出数据的形状

让我们通过代码示例来巩固这一点。这是我们的模型类：

public class Student{    public string Name { get; set; }    public List<int> Grades { get; set; } = new List<int>();}

// 创建数据var students = new List<Student>{    new Student { Name = "安娜", Grades = new List<int>{ 5, 4, 5 } },    new Student { Name = "鲍里斯", Grades = new List<int>{ 3, 4 } },    new Student { Name = "维卡", Grades = new List<int>{ 5, 5, 5, 4 } }};

示例1：使用Select（不正确）

// 我们想获取所有成绩。但Select会返回一个集合的集合！var allGradesNested = students.Select(s => s.Grades);// 类型：IEnumerable<List<int>> — 内部有三个列表！

foreach (var gradeList in allGradesNested){    foreach (var grade in gradeList)    {        Console.Write(grade + " "); // 不得不使用嵌套循环    }}// 输出：5 4 5 3 4 5 5 5 4

这能工作，但不方便。你得到的是一个嵌套结构，需要额外进行展平。

示例2：使用SelectMany（正确）

// SelectMany替我们完成了所有工作：它取出内部的集合并将它们“压平”var allGradesFlat = students.SelectMany(s => s.Grades);// 类型：IEnumerable<int> — 一个单一的扁平数字列表！

foreach (var grade in allGradesFlat){    Console.Write(grade + " "); // 无需嵌套循环！}// 输出：5 4 5 3 4 5 5 5 4

感受到区别了吗？