C#中閉包概念講解
理解C#中的閉包
1、 閉包的含義
首先閉包并不是針對(duì)某一特定語(yǔ)言的概念,而是一個(gè)通用的概念。除了在各個(gè)支持函數(shù)式編程的語(yǔ)言中,我們會(huì)接觸到它。一些不支持函數(shù)式編程的語(yǔ)言中也能支持閉包(如java8之前的匿名內(nèi)部類(lèi))。
在看過(guò)的對(duì)于閉包的定義中,個(gè)人覺(jué)得比較清晰的是在《JavaScript高級(jí)程序設(shè)計(jì)》這本書(shū)中看到的。具體定義如下:
閉包是指有權(quán)訪問(wèn)另一個(gè)函數(shù)作用域中的變量的函數(shù)。
注意,閉包這個(gè)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(jiàn)方式是在一個(gè)函數(shù)中創(chuàng)建另一個(gè)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(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)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(duì)應(yīng)到一開(kāi)始提出的閉包的概念。這個(gè)委托internalAdd就是一個(gè)閉包,引用了外部函數(shù)GetClosureFunction作用域中的變量val。
注意:internalAdd有沒(méi)有被當(dāng)做返回值和閉包的定義無(wú)關(guān)。就算它沒(méi)有被返回到外部,它依舊是個(gè)閉包。
3、 理解閉包的實(shí)現(xiàn)原理
我們來(lái)分析一下這段代碼的執(zhí)行過(guò)程。在一開(kāi)始,函數(shù)GetClosureFunction內(nèi)定義了一個(gè)局部變量val和一個(gè)利用lamdba語(yǔ)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(gè)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(huì)對(duì)之后的結(jié)果產(chǎn)生影響呢?
我們可以通過(guò)反編譯來(lái)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(duì)編譯器生成的名字進(jìn)行修改,并對(duì)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(gè)匿名類(lèi)(如果不需要?jiǎng)?chuàng)建閉包,匿名函數(shù)只會(huì)是與GetClosureFunction生存在同一個(gè)類(lèi)中,并且委托實(shí)例會(huì)被緩存,參見(jiàn)clr via C# 第四版362頁(yè)),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(lèi)中的字段存在的。
4、 C#7對(duì)于不作為返回值的閉包的優(yōu)化
如果在vs2017中編寫(xiě)第二節(jié)的代碼。會(huì)得到一個(gè)提示,詢(xún)問(wèn)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(gè)新語(yǔ)法。那么使用本地函數(shù)實(shí)現(xiàn)閉包又會(huì)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(huì)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(shí),結(jié)果就不一樣了。
下面分別來(lái)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(shí)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(lái)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(lèi)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(lái)性能的提升,目前的理解是,用結(jié)構(gòu)體代替類(lèi),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(qǐng)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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