LINQ - Language Integrated Query



LINQ
The LINQ Project is a codename for a set of extensions to the .NET Framework that encompass language-integrated query, set, and transform operations. It extends C# and Visual Basic with native language syntax for queries and provides class libraries to take advantage of these capabilities.

My bachelor's degree graduation project
As a result of my graduation project in the computer engineering course I ended up with a concise document describing the idea behind LINQ. The document is available only in Portuguese so that I think it's a valuable source of information to people that know Portuguese given the fact that great material about LINQ is only available in English.

In addition to the intrinsic subjects related to the integration of the query language (SQL) into the programming language (C#), in this paper you'll also find information about the great language extensions that form the base of LINQ:

  • Generics
  • Anonymous methods
  • Iterators
  • Partial types
  • Nullable types
  • Query expressions
  • Automatically implemented properties
  • Implicitly typed local variables
  • Extension methods
  • Partial methods
  • Lambda expressions
  • Object initializers
  • Collection initializers
  • Anonymous types
  • Implicitly typed arrays
  • Expression trees

See the paper's abstract below (English/Português):

ABSTRACT

Macaferi, Leniel Braz de Oliveira. Query language integrated into the programming language. 2007. 96f. Monograph (bachelor’s degree in Computer Engineering) - Barra Mansa University Center, Barra Mansa, 2007. www.ubm.br

Data is the raw material of computation and is processed via software. Software products are generally structured in tiers, typically three, the data tier, the middle or business tier and the presentation or client tier. Each of these tiers has its own data model. These different paradigms cause the impedance mismatch problem between these three disparate models.

Instead of trying to unify at the data model level, a better approach is to unify at the level of algebraic operations that can be defined the same way over each data model. This allows us to define a single query language that can be used to query and transform any data model. All the data model need to do is to implement a small set of standard query operators, and each data model can do so in a way natural to itself.

The industry has reached a stable point in the evolution of object-oriented (OO) programming technologies. Programmers now take for granted the facilities of oriented programming languages and their features like classes, objects, methods and events. Such languages support the creation and use of higher order, functional style class libraries. The support is the result of new language extensions being developed. These extensions enable the construction of compositional application program interfaces (APIs) that have equal expressive power of query languages inside the programming language syntax. This makes it possible to implement the standard query operators. The standard query operators can be then applied to all sources of data, not just relational or XML domains.

This work aims to present and use the most important aspects of the language integrated query with special focus on the integration of the SQL query language into the C# programming language. Aspects as simplification of the way of writing queries, unification of the syntax for querying any data source, reinforcement of the connection between relational data and the object oriented world and less time spent in the software development process.

Keywords: query language, programming language, data models, SQL, C#, LINQ

RESUMO

Macaferi, Leniel Braz de Oliveira. Linguagem de pesquisa integrada à linguagem de programação. 2007. 96f. Monografia (bacharelado em Engenharia de Computação) - Centro Universitário de Barra Mansa, Barra Mansa, 2007. www.ubm.br


Dados formam a matéria prima da computação e são processados via software. Produtos de software são geralmente estruturados em camadas, tipicamente três: a camada de dados, a camada intermediária ou de lógica e a camada de apresentação ou do cliente. Cada uma destas camadas possui seu próprio modelo de dados. Estes diferentes paradigmas causam o problema da combinação mal sucedida entre estes três modelos completamente diferentes.

Ao invés de tentar unificar no nível do modelo de dados, uma melhor alternativa é unificar no nível das operações algébricas que podem ser definidas do mesmo modo sobre cada modelo de dados. Isto nos permite definir uma única linguagem de pesquisa que pode ser usada para pesquisar e transformar qualquer modelo de dados. Tudo o que os modelos de dados precisam implementar é um pequeno conjunto de operadores de pesquisa padrão, e cada modelo de dados pode fazer isto de uma maneira natural.

A indústria chegou a um ponto estável na evolução das tecnologias de programação orientada a objetos (OO). Desenvolvedores agora têm por certo as facilidades das linguagens de programação OO e seus ricos recursos iguais a classes, objetos, métodos e eventos. Tais linguagens suportam a criação e uso de bibliotecas de classe de estilo funcional de ordem maior. O suporte é o resultado das novas extensões de linguagem de programação que estão sendo desenvolvidas. Estas extensões permitem a criação de interfaces para programação de aplicativos (APIs) composicionais que possuem poderosas capacidades de pesquisa dentro da sintaxe da linguagem de programação. Isto torna viável a implementação dos operadores de pesquisa padrão. Os operadores de pesquisa padrão podem ser aplicados em todas as fontes de informação, não somente em domínios de bancos de dados relacionais ou XML.

Este trabalho visa apresentar e utilizar os aspectos mais importantes da linguagem integrada de pesquisa com foco na integração da linguagem de pesquisa SQL à linguagem de programação C#. Aspectos como a simplificação da maneira de escrever pesquisas, unificação da sintaxe para pesquisar qualquer fonte de dados, reforço da conexão entre dados relacionais e o mundo orientado a objetos e o menor tempo gasto no processo de desenvolvimento de software.

Palavras-chave: linguagem de pesquisa, linguagem de programação, modelos de dados, SQL, C#, LINQ

SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO 15
  1.1 Delimitação do tema 16
  1.2 Problema 16
  1.3 Enunciado das hipóteses 17
  1.4 Objetivos específicos e geral 18
  1.5 Justificativa do trabalho 18
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 19
  2.1 Linguagem de pesquisa 19
      2.1.1 Pesquisa 19
  2.2 Linguagem de programação 19
  2.3 Combinação mal sucedida entre as linguagens de pesquisa e de programação 20
  2.4 Programação orientada a objetos 24
      2.4.1 Classe e objeto 25
      2.4.2 Variável e tipo 25
      2.4.3 Membro 25
      2.4.4 Acessibilidade 25
      2.4.5 Método 26
      2.4.6 Parâmetro 26
      2.4.7 Troca de mensagem 26
      2.4.8 Herança 26
      2.4.9 Encapsulamento 26
      2.4.10 Abstração 27
      2.4.11 Polimorfismo 27
      2.4.12 Interface 27
      2.4.13 Delegate 27
  2.5 Banco de dados relacional 28
      2.5.1 Relação ou tabela 28
      2.5.2 Restrição 28
      2.5.3 Domínio de dado 28
      2.5.4 Chave primária 29
      2.5.5 Chave estrangeira 29
      2.5.6 Stored procedure 29
      2.5.7 View 29
      2.5.8 User defined function 30
  2.6 .NET Framework 30
      2.6.1 Principais recursos 32
      2.6.2 Arquitetura 33
      2.6.3 Infra-estrutura de linguagem comum 33
      2.6.4 Assemblies 34
      2.6.5 Metadados 35
      2.6.6 Biblioteca de classes base 35
  2.7 SQL 35
  2.8 C# 35
3 METODOLOGIA 37
  3.1 Extensões de linguagem 37
      3.1.1 Genéricos 37
      3.1.2 Métodos anônimos 38
      3.1.3 Iteradores 38
      3.1.4 Tipos parciais 40
      3.1.5 Tipos anuláveis 41
      3.1.6 Expressões de pesquisa 43
      3.1.7 Propriedades automaticamente implementadas 44
      3.1.8 Variáveis locais implicitamente tipificadas 45
      3.1.9 Métodos de extensão 46
      3.1.10 Métodos parciais 47
      3.1.11 Expressões lambda 49
      3.1.12 Inicializadores de objeto 50
      3.1.13 Inicializadores de coleção 50
      3.1.14 Tipos anônimos 51
      3.1.15 Arrays implicitamente tipificados 52
      3.1.16 Árvores de expressão 53
4 DESENVOLVIMENTO 54
  4.1 Linguagem de pesquisa integrada à linguagem de programação 54
      4.1.1 Operadores de pesquisa padrão 56
      4.1.2 Fonte de dados 61
      4.1.3 Operação de pesquisa 62
      4.1.4 Modelo de objetos 63
  4.2 Estudo de caso 64
      4.2.1 Classes do modelo de objetos 68
      4.2.2 DataContext 68
      4.2.3 Relacionamentos 69
      4.2.4 Pesquisa de dados 70
      4.2.5 Operações de insert, update e delete 71
5 CONCLUSÃO 73
  5.1 Avanços 73
  5.2 Limitações 74
  5.3 Trabalhos relacionados 74
  5.4 Trabalhos futuros 76
6 BIBLIOGRAFIA 78
ANEXOS 81

You can get a PDF copy of the full paper at:

http://leniel.googlepages.com/LingPesqIntegradaLingProg.pdf