2014-06-16 • C# | .NET

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]：

function a() { 
    var i = 0; 
    function b() { 
    alert(++i); 
    } 
    return b; 
} 
var c = a(); 
c(); 

　　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]：

public class Program
{
    public static Action funcB()
    {
        Console.WriteLine("funcB Begin..");
        int i = 0;
        i++;
        Console.WriteLine("funcB:" + i);
        Action action = () =>
        {
            Console.WriteLine("funcA:" + i);
        };
        i = 100;
        Console.WriteLine("funcB:" + i);
        Console.WriteLine("funcB End..");
        return action;
    }
    static void Main()
    {
        var action = funcB();
        action();
        Console.ReadKey();
    }
}

public class Program
{
    public static async Task funcA(Action callback)
    {
        //停留5秒，缓下节奏
        await Task.Delay(5000);
        Console.WriteLine("funcA continue..");
        callback();
    }
    public static void funcB()
    {
        Console.WriteLine("funcB Begin..");
        int i = 0;
        i++;
        Console.WriteLine("funcB:" + i);
        funcA(() =>
        {
            Console.WriteLine("funcA:" + i);
        });
        i = 100;
        Console.WriteLine("funcB:" + i);
    }
    static void Main()
    {
        funcB();
        Console.WriteLine("funcB End..");
        Console.ReadKey();
    }
}

　　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]：

public class Program
{
    //定义一个全局的c__DisplayClass1类型的变量。
    static c__DisplayClass1 displayCls;
    /// <summary>
    /// 这就是类似于编译器的那个自定义类<>c__DisplayClass1
    /// </summary>
    sealed class c__DisplayClass1
    {
        public int i;

        public void b_0()
        {
            Console.WriteLine("funcA:" + i);
        }
    }
    public static Action funcB()
    {
        displayCls = new c__DisplayClass1();
        Console.WriteLine("funcB Begin..");
        displayCls.i = 0;
        displayCls.i++;
        Console.WriteLine("funcB:" + displayCls.i);
        Action action = displayCls.b_0;
        displayCls.i = 100;
        Console.WriteLine("funcB:" + displayCls.i);
        Console.WriteLine("funcB End..");
        return action;
    }
    static void Main()
    {
        var action = funcB();
        action();
        Console.ReadKey();
    }
}

　　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]：

public class Program
{
    public static List<Action> funcB()
    {
        List<Action> list = new List<Action>();
        Console.WriteLine("funcB Begin..");
        int i = 0;
        i++;
        Console.WriteLine("funcB:" + i);
        Action action1 = () =>
        {
            Console.WriteLine("funcA:" + i);
            i = 200;
        };
        Action action2 = () =>
        {
            Console.WriteLine("funcA:" + i);
        };
        i = 100;
        Console.WriteLine("funcB:" + i);
        Console.WriteLine("funcB End..");
        list.Add(action1);
        list.Add(action2);
        return list;
    }
    static void Main()
    {
        var action = funcB();
        action[0]();
        action[1]();
        Console.ReadKey();
    }
}

　　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！

Hulk' Den