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C#中函數(shù)的創(chuàng)建和閉包的理解

更新時(shí)間：2015年04月10日 08:49:21 投稿：junjie

這篇文章主要介紹了C#中函數(shù)的創(chuàng)建和閉包的理解,本文講解了動(dòng)態(tài)創(chuàng)建函數(shù)、匿名函數(shù)不足之處、理解c#中的閉包、閉包的優(yōu)點(diǎn)等內(nèi)容,需要的朋友可以參考下

動(dòng)態(tài)創(chuàng)建函數(shù)

大多數(shù)同學(xué)，都或多或少的使用過?；仡櫹耤#中動(dòng)態(tài)創(chuàng)建函數(shù)的進(jìn)化：

C# 1.0中：

復(fù)制代碼代碼如下:

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(shí)，都把委托理解成函數(shù)指針，也來看下用函數(shù)指針實(shí)現(xiàn)的：

復(fù)制代碼代碼如下:

char GetName(char p);

typedef char (*DynamicFunction)(char p);

DynamicFunction GetDynamicFunction()

{

    return GetName;

}

char GetName(char p)

{

    return p;

};

char result = GetDynamicFunction()('m');

對(duì)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)：

復(fù)制代碼代碼如下:

 public delegate string DynamicFunction(string name);

      DynamicFunction result2 = delegate(string name)

      {

          return name;

      };

C# 3.0中，增加Lambda表達(dá)式，華麗的轉(zhuǎn)身：

復(fù)制代碼代碼如下:

 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(dá)式，已經(jīng)極大簡化了我們的工作量。但確實(shí)有些不足之處：

復(fù)制代碼代碼如下:

var result = name => name;

這些寫編譯時(shí)是報(bào)錯(cuò)的。因?yàn)閏#本身強(qiáng)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(shí)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(shí)無法推斷出來的。

復(fù)制代碼代碼如下:

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(bào)錯(cuò)的。代碼中已經(jīng)給出答案了，編譯器推斷不出右邊表達(dá)式是屬于Func<string, string>類型還是Expression<Func<string, string>>類型。

復(fù)制代碼代碼如下:

 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(gè)委托，我們顯示轉(zhuǎn)換下就可以了。

復(fù)制代碼代碼如下:

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

DynamicFunction df = function;

這里定義個(gè)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(shí)還是會(huì)報(bào)錯(cuò)：不能隱式轉(zhuǎn)換Func<string, string>到DynamicFunction，2個(gè)類型是不兼容的。

理解c#中的閉包

談?wù)摰絼?dòng)態(tài)創(chuàng)建函數(shù)，都要牽扯到閉包。閉包這個(gè)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：

復(fù)制代碼代碼如下:

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(shí)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(shí)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(duì)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。

復(fù)制代碼代碼如下:

int age = 16;

        void Display()

        {

            Console.WriteLine(age);  

            int age = 18;

            Console.WriteLine(age);

        }

上面編譯會(huì)報(bào)錯(cuò)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(huì)覆蓋父作用域的age，(像JS就undefined了)。

復(fù)制代碼代碼如下:

        Func<int> C = () =>

         {

             var age = 19;

             return age;

         };

上面聲明個(gè)同級(jí)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(shí)現(xiàn)閉包機(jī)制的呢？

如上圖，答案是升級(jí)作用域，把A函數(shù)升級(jí)為一個(gè)實(shí)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(shí)，會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)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(shí)例變量)，A函數(shù)提升為匿名類x的實(shí)例函數(shù)。下面是編譯器生成的代碼(精簡過)：

復(fù)制代碼代碼如下:

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;

    }

}

我們?cè)賮砜磦€(gè)復(fù)雜點(diǎn)的例子：

復(fù)制代碼代碼如下:

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(gè)函數(shù)內(nèi)變量val通過閉包被傳遞的時(shí)候，我們就知道val不僅僅是個(gè)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(shí)是一個(gè)匿名類的實(shí)例變量，interAdd是匿名類的實(shí)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(gè)(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(duì)比理解下：

復(fù)制代碼代碼如下:

function A() {

    var age = 18;

    return function () {

        return age;

    }

}

A()();

閉包的優(yōu)點(diǎn)

1.對(duì)變量的保護(hù)。想暴露一個(gè)變量值，但又怕聲明類或?qū)嵗兞繒?huì)被其他函數(shù)污染，這時(shí)就可以設(shè)計(jì)個(gè)閉包，只能通過函數(shù)調(diào)用來使用它。
2.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(gè)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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