解答“60k”大佬的19道C#面試題(上)
先略看題目:
1 請(qǐng)簡(jiǎn)述async函數(shù)的編譯方式
2 請(qǐng)簡(jiǎn)述Task狀態(tài)機(jī)的實(shí)現(xiàn)和工作機(jī)制
3 請(qǐng)簡(jiǎn)述await的作用和原理,并說(shuō)明和GetResult()有什么區(qū)別
4 Task和Thread有區(qū)別嗎?如果有請(qǐng)簡(jiǎn)述區(qū)別
5 簡(jiǎn)述yield的作用
6 利用IEnumerable<T>實(shí)現(xiàn)斐波那契數(shù)列生成
7 簡(jiǎn)述stackless coroutine和stackful coroutine的區(qū)別,并指出C#的coroutine是哪一種
8 請(qǐng)簡(jiǎn)述SelectMany的作用
9 請(qǐng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)函數(shù)Compose用于將多個(gè)函數(shù)復(fù)合
10 實(shí)現(xiàn)Maybe<T> monad,并利用LINQ實(shí)現(xiàn)對(duì)Nothing(空值)和Just(有值)的求和
11 簡(jiǎn)述LINQ的lazy computation機(jī)制
12 利用SelectMany實(shí)現(xiàn)兩個(gè)數(shù)組中元素的兩兩相加
13 請(qǐng)為三元函數(shù)實(shí)現(xiàn)柯里化
14 請(qǐng)簡(jiǎn)述ref struct的作用
15 請(qǐng)簡(jiǎn)述ref return的使用方法
16 請(qǐng)利用foreach和ref為一個(gè)數(shù)組中的每個(gè)元素加1
17 請(qǐng)簡(jiǎn)述ref、out和in在用作函數(shù)參數(shù)修飾符時(shí)的區(qū)別
18 請(qǐng)簡(jiǎn)述非sealed類的IDisposable實(shí)現(xiàn)方法
19 delegate和event本質(zhì)是什么?請(qǐng)簡(jiǎn)述他們的實(shí)現(xiàn)機(jī)制
沒(méi)錯(cuò),這是一位來(lái)自【廣州.NET技術(shù)俱樂(lè)部】微信群的偏Programming Languages(編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)科學(xué))的大佬,本文我將斗膽回答一下這些題目😂。
由于這些題目(對(duì)我來(lái)說(shuō))比較難,因此我這次只斗膽回答前10道題,發(fā)作上篇,另外一半的題目再等我慢慢查閱資料,另行回答😂。
1. 請(qǐng)簡(jiǎn)述async函數(shù)的編譯方式
async/await是C# 5.0推出的異步代碼編程模型,其本質(zhì)是編譯為狀態(tài)機(jī)。只要函數(shù)前帶上async,就會(huì)將函數(shù)轉(zhuǎn)換為狀態(tài)機(jī)。
2. 請(qǐng)簡(jiǎn)述Task狀態(tài)機(jī)的實(shí)現(xiàn)和工作機(jī)制
CPS全稱是Continuation Passing Style,在.NET中,它會(huì)自動(dòng)編譯為:
(1)將所有引用的局部變量做成閉包,放到一個(gè)隱藏的狀態(tài)機(jī)的類中;
(2)將所有的await展開(kāi)成一個(gè)狀態(tài)號(hào),有幾個(gè)await就有幾個(gè)狀態(tài)號(hào);
(3)每次執(zhí)行完一個(gè)狀態(tài),都重復(fù)回調(diào)狀態(tài)機(jī)的MoveNext方法,同時(shí)指定下一個(gè)狀態(tài)號(hào);
(4)MoveNext方法還需處理線程和異常等問(wèn)題。
3. 請(qǐng)簡(jiǎn)述await的作用和原理,并說(shuō)明和GetResult()有什么區(qū)別
從狀態(tài)機(jī)的角度出發(fā),await的本質(zhì)是調(diào)用Task.GetAwaiter()的UnsafeOnCompleted(Action)回調(diào),并指定下一個(gè)狀態(tài)號(hào)。
從多線程的角度出發(fā),如果await的Task需要在新的線程上執(zhí)行,該狀態(tài)機(jī)的MoveNext()方法會(huì)立即返回,此時(shí),主線程被釋放出來(lái)了,然后在UnsafeOnCompleted回調(diào)的action指定的線程上下文中繼續(xù)MoveNext()和下一個(gè)狀態(tài)的代碼。
而相比之下,GetResult()就是在當(dāng)前線程上立即等待Task的完成,在Task完成前,當(dāng)前線程不會(huì)釋放。
注意:Task也可能不一定在新的線程上執(zhí)行,此時(shí)用GetResult()或者await就只有會(huì)不會(huì)創(chuàng)建狀態(tài)機(jī)的區(qū)別了。
4. Task和Thread有區(qū)別嗎?如果有請(qǐng)簡(jiǎn)述區(qū)別
Task和Thread都能創(chuàng)建用多線程的方式執(zhí)行代碼,但它們有較大的區(qū)別。
Task較新,發(fā)布于.NET 4.5,能結(jié)合新的async/await代碼模型寫代碼,它不止能創(chuàng)建新線程,還能使用線程池(默認(rèn))、單線程等方式編程,在UI編程領(lǐng)域,Task還能自動(dòng)返回UI線程上下文,還提供了許多便利API以管理多個(gè)Task,用表格總結(jié)如下:
區(qū)別 | Task | Thread |
.net版本 | 4.5 | 1.1 |
async/await | 支持 | 不支持 |
創(chuàng)建新線程 | 支持 | 支持 |
線程池/單線程 | 支持 | 不支持 |
返回主線程 | 支持 | 不支持 |
管理API | 支持 | 不支持 |
TL;DR就是,用Task就對(duì)了。
5. 簡(jiǎn)述yield的作用
yield需配合IEnumerable<T>一起使用,能在一個(gè)函數(shù)中支持多次(不是多個(gè))返回,其本質(zhì)和async/await一樣,也是狀態(tài)機(jī)。
如果不使用yield,需實(shí)現(xiàn)IEnumerable<T>,它只暴露了GetEnumerator<T>,這樣確保yield是可重入的,比較符合人的習(xí)慣。
注意,其它的語(yǔ)言,如C++/Java/ES6實(shí)現(xiàn)的yield,都叫g(shù)enerator(生成器),這相當(dāng)于.NET中的IEnumerator<T>(而不是IEnumerable<T>)。這種設(shè)計(jì)導(dǎo)致yield不可重入,只要其迭代過(guò)一次,就無(wú)法重新迭代了,需要注意。
6. 利用IEnumerable<T>實(shí)現(xiàn)斐波那契數(shù)列生成
IEnumerable<int> GenerateFibonacci(int n) { int current = 1, next = 1; for (int i = 0; i < n; ++i) { yield return current; next = current + (current = next); } }
7. 簡(jiǎn)述stackless coroutine和stackful coroutine的區(qū)別,并指出C#的coroutine是哪一種
stackless和stackful對(duì)應(yīng)的是協(xié)程中棧的內(nèi)存,stackless表示棧內(nèi)存位置不固定,而stackful則需要分配一個(gè)固定的棧內(nèi)存。
在繼續(xù)執(zhí)行(Continuation/MoveNext())時(shí),stackless需要編譯器生成代碼,如閉包,來(lái)自定義繼續(xù)執(zhí)行邏輯;而stackful則直接從原棧的位置繼續(xù)執(zhí)行。
性能方面,stackful的中斷返回需要依賴控制CPU的跳轉(zhuǎn)位置來(lái)實(shí)現(xiàn),屬于騷操作,會(huì)略微影響CPU的分支預(yù)測(cè),從而影響性能(但影響不算大),這方面stackless無(wú)影響。
內(nèi)存方面,stackful需要分配一個(gè)固定大小的棧內(nèi)存(如4kb),而stackless只需創(chuàng)建帶一個(gè)狀態(tài)號(hào)變量的狀態(tài)機(jī),stackful占用的內(nèi)存更大。
騷操作方面,stackful可以輕松實(shí)現(xiàn)完全一致的遞歸/異常處理等,沒(méi)有任何影響,但stackless需要編譯器作者高超的技藝才能實(shí)現(xiàn)(如C#的作者),注意最初的C# 5.0在try-catch塊中是不能寫await的。
和已有組件結(jié)合/框架依賴方面,stackless需要定義一個(gè)狀態(tài)機(jī)類型,如Task<T>/IEnumerable<T>/IAsyncEnumerable<T>等,而stackful不需要,因此這方面stackless較麻煩。
Go屬于stackful,因此每個(gè)goroutine需要分配一個(gè)固定大小的內(nèi)存。
C#屬于stackless,它會(huì)創(chuàng)建一個(gè)閉包和狀態(tài)機(jī),需要編譯器生成代碼來(lái)指定繼續(xù)執(zhí)行邏輯。
總結(jié)如下:
功能 | stackless | stackful |
內(nèi)存位置 | 不固定 | 固定 |
繼續(xù)執(zhí)行 | 編譯器定義 | CPU跳轉(zhuǎn) |
性能/速度 | 快 | 快,但影響分支預(yù)測(cè) |
內(nèi)存占用 | 低 | 需要固定大小的棧內(nèi)存 |
編譯器難度 | 難 | 適中 |
組件依賴 | 不方便 | 方便 |
嵌套 | 不支持 | 支持 |
舉例 | C#/js | Go/C++ Boost |
8. 請(qǐng)簡(jiǎn)述SelectMany的作用
相當(dāng)于js中數(shù)組的flatMap,意思是將序列中的每一條數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)換為0到多條數(shù)據(jù)。
SelectMany可以實(shí)現(xiàn)過(guò)濾/.Where,方法如下:
public static IEnumerable<T> MyWhere<T>(this IEnumerable<T> seq, Func<T, bool> predicate) { return seq.SelectMany(x => predicate(x) ? new[] { x } : Enumerable.Empty<T>()); }
SelectMany是LINQ中from關(guān)鍵字的組成部分,這一點(diǎn)將在第10題作演示。
9. 請(qǐng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)函數(shù)Compose用于將多個(gè)函數(shù)復(fù)合
public static Func<T1, T3> Compose<T1, T2, T3>(this Func<T1, T2> f1, Func<T2, T3> f2) { return x => f2(f1(x)); }
然后使用方式:
Func<int, double> log2 = x => Math.Log2(x); Func<double, string> toString = x => x.ToString(); var log2ToString = log2.Compose(toString); Console.WriteLine(log2ToString(16)); // 4
10. 實(shí)現(xiàn)Maybe<T> monad,并利用LINQ實(shí)現(xiàn)對(duì)Nothing(空值)和Just(有值)的求和
本題比較難懂,經(jīng)過(guò)和大佬確認(rèn),本質(zhì)是要實(shí)現(xiàn)如下效果:
void Main() { Maybe<int> a = Maybe.Just(5); Maybe<int> b = Maybe.Nothing<int>(); Maybe<int> c = Maybe.Just(10); (from a0 in a from b0 in b select a0 + b0).Dump(); // Nothing (from a0 in a from c0 in c select a0 + c0).Dump(); // Just 15 }
按照我猴子進(jìn)化來(lái)的大腦的理解,應(yīng)該很自然地能寫出如下代碼:
public class Maybe<T> : IEnumerable<T> { public bool HasValue { get; set; } public T Value { get; set;} IEnumerable<T> ToValue() { if (HasValue) yield return Value; } public IEnumerator<T> GetEnumerator() { return ToValue().GetEnumerator(); } IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator() { return ToValue().GetEnumerator(); } } public class Maybe { public static Maybe<T> Just<T>(T value) { return new Maybe<T> { Value = value, HasValue = true}; } public static Maybe<T> Nothing<T>() { return new Maybe<T>(); } }
這種很自然,通過(guò)繼承IEnumerable<T>來(lái)實(shí)現(xiàn)LINQ to Objects的基本功能,但卻是錯(cuò)誤答案。
正確答案:
public struct Maybe<T> { public readonly bool HasValue; public readonly T Value; public Maybe(bool hasValue, T value) { HasValue = hasValue; Value = value; } public Maybe<B> SelectMany<TCollection, B>(Func<T, Maybe<TCollection>> collectionSelector, Func<T, TCollection, B> f) { if (!HasValue) return Maybe.Nothing<B>(); Maybe<TCollection> collection = collectionSelector(Value); if (!collection.HasValue) return Maybe.Nothing<B>(); return Maybe.Just(f(Value, collection.Value)); } public override string ToString() => HasValue ? $"Just {Value}" : "Nothing"; } public class Maybe { public static Maybe<T> Just<T>(T value) { return new Maybe<T>(true, value); } public static Maybe<T> Nothing<T>() { return new Maybe<T>(); } }
注意:
首先這是一個(gè)函數(shù)式編程的應(yīng)用場(chǎng)景,它應(yīng)該使用struct——值類型。
其次,不是所有的LINQ都要走IEnumerable<T>,可以用手?jǐn)]的LINQ表達(dá)式——SelectMany來(lái)表示。(關(guān)于這一點(diǎn),其實(shí)特別重要,我稍后有空會(huì)深入聊聊這一點(diǎn)。)
總結(jié)
這些技術(shù)平時(shí)可能比較冷門,全部能回答正確也并不意味著會(huì)有多有用,可能很難有機(jī)會(huì)用上。
但如果是在開(kāi)發(fā)像ASP.NET Core那樣的超高性能網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、中間件,或者Unity 3D那樣的高性能游戲引擎、或者做一些高性能實(shí)時(shí)ETL之類的,就能依靠這些知識(shí),做出比肩甚至超過(guò)C/C++的性能,同時(shí)還能享受C#/.NET便利性的產(chǎn)品。
群里有人戲稱面試時(shí)出這些題的公司,要么是心太大,要么至少得開(kāi)60k,因此本文取名為60k大佬。
敬請(qǐng)期待我的下篇😂。
以上就是解答“60k”大佬的19道C#面試題(上)的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于C#面試題的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
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