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探索c#之函數(shù)創(chuàng)建和閉包

2019-11-17 02:33:11
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探索c#之函數(shù)創(chuàng)建和閉包

2015-02-27 08:47 by 蘑菇先生, ... 閱讀, ... 評論, 收藏, 編輯

閱讀目錄:

  1. 動態(tài)創(chuàng)建函數(shù)
  2. 匿名函數(shù)不足之處
  3. 理解c#中的閉包
  4. 閉包的優(yōu)點

動態(tài)創(chuàng)建函數(shù)

大多數(shù)同學(xué),都或多或少的使用過。回顧下c#中動態(tài)創(chuàng)建函數(shù)的進化:

C# 1.0中:

  public delegate string DynamicFunction(string name);  public static DynamicFunction GetDynamicFunction()  {      return GetName;  }  static string GetName(string name)  {      return name;  }  var result = GetDynamicFunction()("mushroom");

3.0寫慣了是不是看起來很繁瑣、落后。 剛學(xué)委托時,都把委托理解成函數(shù)指針,也來看下用函數(shù)指針實現(xiàn)的:

char GetName(char p);typedef char (*DynamicFunction)(char p);DynamicFunction GetDynamicFunction(){    return GetName;}char GetName(char p){    return p;};char result = GetDynamicFunction()('m');

對比起來和c# 1.0幾乎一模一樣了(引用/指針差別),畢竟是同一家族的。

C# 2.0中,增加匿名函數(shù):

      public delegate string DynamicFunction(string name);      DynamicFunction result2 = delegate(string name)      {          return name;      };

C# 3.0中,增加Lambda表達式,華麗的轉(zhuǎn)身:

 public static Func<string, string> GetDynamicFunction() {        return name => name; } var result = GetDynamicFunction()("mushroom");

匿名函數(shù)不足之處

雖然增加Lambda表達式,已經(jīng)極大簡化了我們的工作量。但確實有些不足之處:

var result = name => name;

這些寫編譯時是報錯的。因為c#本身強類型語言的,提供var語法糖只是為了省去聲明確定類型的工作量。 編譯器在編譯時必須能夠完全推斷出各參數(shù)的類型才行。代碼中的name參數(shù)類型,顯然在編譯時無法推斷出來的。

var result = (string name) => name;Func<string, string> result2 = (string name) => name;ExPRession<Func<string, string>> result3 = (string name) => name;

上面直接聲明name類型呢,很遺憾這樣也是報錯的。代碼中已經(jīng)給出答案了,編譯器推斷不出右邊表達式是屬于Func<string, string>類型還是Expression<Func<string, string>>類型。

 dynamic result = name => name; dynamic result1 = (Func<string,string>)(name => name);

用dynamic呢,同樣編譯器也分不出右邊是個委托,我們顯示轉(zhuǎn)換下就可以了。

Func<string, string> function = name => name;DynamicFunction df = function;

這里定義個func委托,雖然參數(shù)和返回值類型都和DynamicFunction委托一樣,但編譯時還是會報錯:不能隱式轉(zhuǎn)換Func<string, string>到DynamicFunction,2個類型是不兼容的。

理解c#中的閉包

談?wù)摰絼討B(tài)創(chuàng)建函數(shù),都要牽扯到閉包。閉包這個概念資料很多了,理論部分這里就不重復(fù)了。 來看看c#代碼中閉包:

        Func<Func<int>> A = () =>        {            var age = 18;            return () =>  //B函數(shù)            {                return age;            };        };        var result = A()();

上面就是閉包,可理解為就是: 跨作用域訪問函數(shù)內(nèi)變量,也有說帶著數(shù)據(jù)的行為。C#變量作用域一共有三種,即:類變量,實例變量,函數(shù)內(nèi)變量。子作用域訪問父作用域的變量(即函數(shù)內(nèi)訪問實例/類變量)在我們看來理所當(dāng)然的,也符合我們一直的編程習(xí)慣。例子中匿名函數(shù)B是可以訪問上層函數(shù)A的變量age。對于編譯器而言,A函數(shù)是B函數(shù)的父作用域,所以B函數(shù)訪問父作用域的age變量是符合規(guī)范的。

       int age = 16;        void Display()        {            Console.WriteLine(age);              int age = 18;            Console.WriteLine(age);        } 

上面編譯會報錯未聲明使用,編譯器檢查到函數(shù)內(nèi)聲明age后,作用域就會覆蓋父作用域的age,(像JS就undefined了)。

        Func<int> C = () =>         {             var age = 19;             return age;         };

上面聲明個同級函數(shù)C,那么A函數(shù)是無法訪C函數(shù)中的age變量的。 簡單來說就是不可跨作用域訪問其他函數(shù)內(nèi)的變量。 那編譯器是怎么實現(xiàn)閉包機制的呢?

如上圖,答案是升級作用域,把A函數(shù)升級為一個實例類作用域。 在編譯代碼期間,編譯器檢查到B函數(shù)使用A函數(shù)內(nèi)變量時,會自動生成一個匿名類x,把原A函數(shù)內(nèi)變量age提升為x類的字段(即實例變量),A函數(shù)提升為匿名類x的實例函數(shù)。下面是編譯器生成的代碼(精簡過):

class Program1{    static Func<Func<int>> CachedAnonymousMethodDelegate2;    static void Main(string[] args)    {        Func<Func<int>> func = new Func<Func<int>>(Program1.B);        int num = func()();    }    static Func<int> B()    {        DisplayClass cl = new DisplayClass();        cl.age = 18;        return new Func<int>(cl.A);    }}sealed class DisplayClass{    public int age;    public int A()    {        return this.age;    }}
View Code

我們再來看個復(fù)雜點的例子:

    static Func<int, int> GetClosureFunction()    {        int val = 10;        Func<int, int> interAdd = x => x + val;        Console.WriteLine(interAdd(10));        val = 30;        Console.WriteLine(interAdd(10));        return interAdd;    }  Console.WriteLine(GetClosureFunction()(30));

輸出結(jié)果是20、40、60。 當(dāng)看到這個函數(shù)內(nèi)變量val通過閉包被傳遞的時候,我們就知道val不僅僅是個函數(shù)內(nèi)變量了。之前我們分析過編譯器怎么生成的代碼,知道val此時是一個匿名類的實例變量,interAdd是匿名類的實例函數(shù)。所以無論val傳遞多少層,它的值始終保持著,直到離開這個(鏈?zhǔn)?作用域。

關(guān)于閉包,在js當(dāng)中談?wù)摰谋容^多,同理,可以對比理解下:

function A() {    var age = 18;    return function () {        return age;    }}A()();

閉包的優(yōu)點

  • 對變量的保護。想暴露一個變量值,但又怕聲明類或?qū)嵗兞繒黄渌瘮?shù)污染,這時就可以設(shè)計個閉包,只能通過函數(shù)調(diào)用來使用它。
  • 邏輯連續(xù)性和變量保持。 A()是執(zhí)行一部分邏輯,A()()僅接著A()邏輯繼續(xù)走下去,在這個邏輯上下文期間,變量始終都被保持著,可以隨意使用。

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