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

沒錯(cuò)，這是一位來自【廣州.NET技術(shù)俱樂部】微信群的偏Programming Languages（編程語言開發(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)我來說）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題。

3. 請(qǐng)簡(jiǎn)述await的作用和原理，并說明和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：

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，只要其迭代過一次，就無法重新迭代了，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指定繼續(xù)執(zhí)行邏輯。

總結(jié)如下：

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，通過繼承IEnumerable<T>來實(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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