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[点滴系列][1]:从闭包说起

   世界杯车轮战开始了,连通三天,基本进入世界杯状态。看球也不能忘了玩技术,这次打算把接触c#以来的点滴总结起来,让原本模糊的概念清晰起来,博友们一起来吧!

  [闭包]接触这个词的第一感觉就是晦涩难懂,下面我们就来啃一啃。

一、邂逅[闭包]

  第一次接触闭包是在js里,先来看代码段[1]:

1 function a() { 2     var i = 0; 3     function b() { 4         alert(++i); 5     } 6     return b; 7 } 8 var c = a(); 9 c(); 
js的闭包

  很简单的代码,细心观察会发现变量i的作用域是在方法a中,也就是说出了方法a后变量i就不起作用了,可代码中的i依然活跃在方法c中,是不是违背了程序的基本规则呢?球出界了队员还在踢。

二、直面[闭包]

  先来啃啃[闭包]的正经概念,[闭包(Closure)]就是引用了自由变量的表达式,通常是函数(也就是代码段[1]中的函数b)。它的特点是被引用的自由变量将和这个函数一同存在,即使已经离开了创造它的环境也不例外,通俗的讲就是大家常说的闭包延长了变量的生命期。对照代码段[1],清晰些了吗?

  下面来看c#版的,代码段[2]:

 1     public class Program 2     { 3         public static Action funcB() 4         { 5             Console.WriteLine("funcB Begin.."); 6             int i = 0; 7             i++; 8             Console.WriteLine("funcB:" + i); 9             Action action = () =>10             {11                 Console.WriteLine("funcA:" + i);12             };13             i = 100;14             Console.WriteLine("funcB:" + i);15             Console.WriteLine("funcB End..");16             return action;17         }18         static void Main()19         {20             var action = funcB();21             action();22             Console.ReadKey();23         }24     }
c#的闭包 写法1

 

 1     public class Program 2     { 3         public static async void funcA(Action callback) 4         { 5             //停留5秒,缓下节奏 6             await Task.Delay(5000); 7             Console.WriteLine("funcA continue.."); 8             callback(); 9         }10         public static void funcB()11         {12             Console.WriteLine("funcB Begin..");13             int i = 0;14             i++;15             Console.WriteLine("funcB:" + i);16             funcA(() =>17             {18                 Console.WriteLine("funcA:" + i);19             });20             i = 100;21             Console.WriteLine("funcB:" + i);22         }23         static void Main()24         {25             funcB();26             Console.WriteLine("funcB End..");27             Console.ReadKey();28         }29     }
c#的闭包 写法2

  两个写法目的一样,就是想勾起大家的所有疑问。代码段[2]的运行结果是什么呢?为什么是这样的结果呢?[闭包]真的延长了变量的生命期吗?相信熟悉的人是清楚的,我们要做的是继续深挖。

三、深挖[闭包]

  我们都懂这只是语法糖,它并没有违背程序的基本规律。下面就抄家伙(.NET Reflector)来窥窥究竟。

                  

                  图[1]                                                                                     图[2]

 

                                                  图[3]

                                                   图[4]

 

                                                    图[5]

一下上了5张图,不要慌,慢慢来。

图[1]是Reflector中Program类的字段、方法、类等的名称列表。我们注意到,除去我们代码中定义的,编译器还自动生成了一个类:c__DisplayClass1 !!

图[2]是编译器自动生成的类c__DisplayClass1中的一个方法<funcB>b__0的定义,其实就是funcB方法中的那个匿名函数 ()=>{Console.WriteLine("funcA:" + i);} 的实现;

图[3]是编译器自动生成的类c__DisplayClass1的实现的IL代码,请注意方法<funcB>b__0和公共变量i

图[4]、图[5]是funB方法的IL代码,每一段代表的啥意思我都大概做了标注。可以看到:在方法的一开始,编译器就初始化了c__DisplayClass1类的一个实例,之后对于变量i的操作,在IL中其实就是对于起初初始化的那个全局的c__DisplayClass1类实例中的变量i的操作,所以说[闭包]延长了变量的生命期是假象,其实我们一直在操作一个全局的类实例的变量。

四、模仿[闭包]

  原理基本清楚了,下面我们来自己动手模仿一下编译器做的事。

  代码段[3]:

 1     public class Program 2     { 3         //定义一个全局的c__DisplayClass1类型的变量。 4         static c__DisplayClass1 displayCls; 5         /// <summary> 6         /// 这就是类似于编译器的那个自定义类<>c__DisplayClass1 7         /// </summary> 8         sealed class c__DisplayClass1 9         {10             public int i;11 12             public void b_0()13             {14                 Console.WriteLine("funcA:" + i);15             }16         }17         public static Action funcB()18         {19             displayCls = new c__DisplayClass1();20             Console.WriteLine("funcB Begin..");21             displayCls.i = 0;22             displayCls.i++;23             Console.WriteLine("funcB:" + displayCls.i);24             Action action = displayCls.b_0;25             displayCls.i = 100;26             Console.WriteLine("funcB:" + displayCls.i);27             Console.WriteLine("funcB End..");28             return action;29         }30         static void Main()31         {32             var action = funcB();33             action();34             Console.ReadKey();35         }36     }
类似闭包

  编译器费尽心思给我们做了一个语法糖,让我们的编程更加轻松优雅。

五、终极想象

  只上代码,代码段[4]:

 1     public class Program 2     { 3         public static List<Action> funcB() 4         { 5             List<Action> list = new List<Action>(); 6             Console.WriteLine("funcB Begin.."); 7             int i = 0; 8             i++; 9             Console.WriteLine("funcB:" + i);10             Action action1 = () =>11             {12                 Console.WriteLine("funcA:" + i);13                 i = 200;14             };15             Action action2 = () =>16             {17                Console.WriteLine("funcA:" + i);18             };19             i = 100;20             Console.WriteLine("funcB:" + i);21             Console.WriteLine("funcB End..");22             list.Add(action1);23             list.Add(action2);24             return list;25         }26         static void Main()27         {28             var action = funcB();29             action[0]();30             action[1]();31             Console.ReadKey();32         }33     }
终极测试

  运行结果是什么呢?自己动手,丰衣足食

 

  就到这儿吧,有问题的地方希望各位指正,敬礼!