C#中閉包概念講解

更新時間：2021年07月08日 08:59:01 作者：黑洞視界

這篇文章主要介紹了C#中閉包概念講解,本篇文章通過簡要的案例,講解了該項(xiàng)技術(shù)的了解與使用,以下就是詳細(xì)內(nèi)容,需要的朋友可以參考下

理解C#中的閉包

1、閉包的含義

首先閉包并不是針對某一特定語言的概念，而是一個通用的概念。除了在各個支持函數(shù)式編程的語言中，我們會接觸到它。一些不支持函數(shù)式編程的語言中也能支持閉包（如java8之前的匿名內(nèi)部類）。

在看過的對于閉包的定義中，個人覺得比較清晰的是在《JavaScript高級程序設(shè)計(jì)》這本書中看到的。具體定義如下：

閉包是指有權(quán)訪問另一個函數(shù)作用域中的變量的函數(shù)。

注意，閉包這個詞本身指的是一種函數(shù)。而創(chuàng)建這種特殊函數(shù)的一種常見方式是在一個函數(shù)中創(chuàng)建另一個函數(shù)。

2、在C# 中使用閉包（例子選取自《C#函數(shù)式程序設(shè)計(jì)》）

下面我們通過一個簡單的例子來理解C#閉包

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Console.WriteLine(GetClosureFunction()(30));
    }

    static Func<int, int> GetClosureFunction()
    {
        int val = 10;
        Func<int, int> internalAdd = x => x + val;

        Console.WriteLine(internalAdd(10));

        val = 30;
        Console.WriteLine(internalAdd(10));

        return internalAdd;
    }
}

上述代碼的執(zhí)行流程是Main函數(shù)調(diào)用GetClosureFunction函數(shù)，GetClosureFunction返回了委托internalAdd并被立即執(zhí)行了。

輸出結(jié)果依次為20、40、60

對應(yīng)到一開始提出的閉包的概念。這個委托internalAdd就是一個閉包，引用了外部函數(shù)GetClosureFunction作用域中的變量val。

注意：internalAdd有沒有被當(dāng)做返回值和閉包的定義無關(guān)。就算它沒有被返回到外部，它依舊是個閉包。

3、理解閉包的實(shí)現(xiàn)原理

我們來分析一下這段代碼的執(zhí)行過程。在一開始，函數(shù)GetClosureFunction內(nèi)定義了一個局部變量val和一個利用lamdba語法糖創(chuàng)建的委托internalAdd。

第一次執(zhí)行委托internalAdd 10 + 10 輸出20

接著改變了被internalAdd引用的局部變量值val，再次以相同的參數(shù)執(zhí)行委托，輸出40。顯然局部變量的改變影響到了委托的執(zhí)行結(jié)果。

GetClosureFunction將internalAdd返回至外部，以30作為參數(shù)，去執(zhí)行得到的結(jié)果是60，和val局部變量最后的值30是一致的。

val 作為一個局部變量。它的生命周期本應(yīng)該在GetClosureFunction執(zhí)行完畢后就結(jié)束了。為什么還會對之后的結(jié)果產(chǎn)生影響呢?

我們可以通過反編譯來看下編譯器為我們做的事情。

為了增加可讀性，下面的代碼對編譯器生成的名字進(jìn)行修改，并對代碼進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼怼?/p>

class Program
{
    sealed class DisplayClass
    {
        public int val;

        public int AnonymousFunction(int x)
        {
            return x + this.val;
        }
    }

    static void Main(string[] args)
    {
        Console.WriteLine(GetClosureFunction()(30));
    }

    static Func<int, int> GetClosureFunction()
    {
        DisplayClass displayClass = new DisplayClass();
        displayClass.val = 10;
        Func<int, int> internalAdd = displayClass.AnonymousFunction;

        Console.WriteLine(internalAdd(10));

        displayClass.val = 30;
        Console.WriteLine(internalAdd(10));

        return internalAdd;
    }
}

編譯器創(chuàng)建了一個匿名類（如果不需要創(chuàng)建閉包，匿名函數(shù)只會是與GetClosureFunction生存在同一個類中，并且委托實(shí)例會被緩存，參見clr via C# 第四版362頁），并在GetClosureFunction中創(chuàng)建了它實(shí)例。局部變量實(shí)際上是作為匿名類中的字段存在的。

4、 C#7對于不作為返回值的閉包的優(yōu)化

如果在vs2017中編寫第二節(jié)的代碼。會得到一個提示，詢問是否把lambda表達(dá)式（匿名函數(shù)）托轉(zhuǎn)為本地函數(shù)。本地函數(shù)是c#7提供的一個新語法。那么使用本地函數(shù)實(shí)現(xiàn)閉包又會有什么區(qū)別呢?

如果還是第二節(jié)那樣的代碼，改成本地函數(shù)，查看IL代碼。實(shí)際上不會發(fā)生任何變化。

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Console.WriteLine(GetClosureFunction()(30));
    }

    static Func<int, int> GetClosureFunction()
    {
        int val = 10;
        int InternalAdd(int x) => x + val;

        Console.WriteLine(InternalAdd(10));

        val = 30;
        Console.WriteLine(InternalAdd(10));

        return InternalAdd;
    }
}

但是當(dāng)internalAdd不需要被返回時，結(jié)果就不一樣了。

下面分別來看下匿名函數(shù)和本地函數(shù)創(chuàng)建不作為返回值的閉包的時候演示代碼及經(jīng)整理的反編譯代碼。

匿名函數(shù)

static void GetClosureFunction()
{
    int val = 10;
    Func<int, int> internalAdd = x => x + val;

    Console.WriteLine(internalAdd(10));

    val = 30;
    Console.WriteLine(internalAdd(10));
}

經(jīng)整理的反編譯代碼

sealed class DisplayClass
{
    public int val;

    public int AnonymousFunction(int x)
    {
        return x + this.val;
    }
}

static void GetClosureFunction()
{
    DisplayClass displayClass = new DisplayClass();
    displayClass.val = 10;
    Func<int, int> internalAdd = displayClass.AnonymousFunction;

    Console.WriteLine(internalAdd(10));

    displayClass.val = 30;
    Console.WriteLine(internalAdd(10));
}

本地函數(shù)

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
    }

    static void GetClosureFunction()
    {
        int val = 10;
        int InternalAdd(int x) => x + val;

        Console.WriteLine(InternalAdd(10));

        val = 30;
        Console.WriteLine(InternalAdd(10));
    }
}

經(jīng)整理的反編譯代碼

// 變化點(diǎn)1：由原來的class改為了struct
struct DisplayClass
{
    public int val;

    public int AnonymousFunction(int x)
    {
        return x + this.val;
    }
}

static void GetClosureFunction()
{
    DisplayClass displayClass = new DisplayClass();
    displayClass.val = 10;

    // 變化點(diǎn)2：不再構(gòu)建委托實(shí)例，直接調(diào)用值類型的實(shí)例方法
    Console.WriteLine(displayClass.AnonymousFunction(10));

    displayClass.val = 30;
    Console.WriteLine(displayClass.AnonymousFunction(10));
}

上述這兩點(diǎn)變化在一定程度上能夠帶來性能的提升，目前的理解是，用結(jié)構(gòu)體代替類，結(jié)構(gòu)體實(shí)例能夠在方法跑完后就立即釋放，不需要等待垃圾回收，所以在官方的推薦中，如果委托的使用不是必要的，更推薦使用本地函數(shù)而非匿名函數(shù)。

到此這篇關(guān)于C#中閉包概念講解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C# 閉包內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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