理解C#中的閉包

閉包的概念

內層的函數能夠引用包含在它外層的函數的變量，即便外層函數的執行已經終止。但該變量提供的值並不是變量建立時的值，而是在父函數範圍內的最終值。

閉包的優勢

使用閉包，咱們能夠輕鬆的訪問外層函數定義的變量，這在匿名方法中廣泛使用。好比有以下場景，在winform應用程序中，咱們但願作這麼一個效果，當用戶關閉窗體時，給用戶一個提示框。咱們將添加以下代碼：

private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
       string tipWords = "您將關閉當前對話框";
       this.FormClosing += delegate
       {
            MessageBox.Show(tipWords);
       };
}

若不使用匿名函數，咱們就須要使用其餘方式來將tipWords變量的值傳遞給FormClosing註冊的處理函數，這就增長了沒必要要的工做量。

閉包陷阱

應用閉包，咱們要注意一個陷阱。好比有一個用戶信息的數組，咱們須要遍歷每個用戶，對各個用戶作處理後輸出用戶名。

public class UserModel
{
        public string UserName
        {
            get;
            set;
        }

        public int UserAge
        {
            get;
            set;
        }
}

 

List<UserModel> userList = new List<UserModel>
            {
                new UserModel{ UserName="jiejiep", UserAge = 26},
                new UserModel{ UserName="xiaoyi", UserAge = 25},
                new UserModel{ UserName="zhangzetian", UserAge=24}
            };

            for(int i = 0 ; i < 3; i++)
            {
                ThreadPool.QueueUserWorkItem((obj) =>
                {
                    //TODO
                    //Do some process...
                    //...
                    Thread.Sleep(1000);
                    UserModel u = userList[i];
                    Console.WriteLine(u.UserName);
                });
            }

 

 

 

咱們預期的輸出是， jiejiep, xiaoyi, zhangzetian

可是實際咱們運行後發現，程序會報錯，提示索引超出界限。

爲何沒有達到咱們預期的效果呢？讓咱們再來看一下閉包的概念。內層函數引用的外層函數的變量的最終值。就是說，當線程中執行方法時，方法中的i參數的值，始終是userList.Count。原來如此，那咱們該如何

避免閉包陷阱呢？C#中廣泛的作法是，將匿名函數引用的變量用一個臨時變量保存下來，而後在匿名函數中使用臨時變量。

 

List<UserModel> userList = new List<UserModel>
            {
                new UserModel{ UserName="jiejiep", UserAge = 26},
                new UserModel{ UserName="xiaoyi", UserAge = 25},
                new UserModel{ UserName="zhangzetian", UserAge=24}
            };

            for(int i = 0 ; i < 3; i++)
            {
                UserModel u = userList[i];
                ThreadPool.QueueUserWorkItem((obj) =>
                {
                    //TODO
                    //Do some process...
                    //...
                    Thread.Sleep(1000);
                    //UserModel u = userList[i];
                    Console.WriteLine(u.UserName);
                });
            }

 

 

 

咱們再運行來看，輸出依次爲 jiejiep,xiaoyi, zhangzetian.注意，每次的輸出順序可能不一樣。

NET編譯器與閉包

提出了問題，給出瞭解決方案，咱們總算知道該怎麼正確使用閉包了。可是dotNET是如何實現閉包的呢？執着的程序猿們，不會知足於這種表象的解決方案，讓咱們來看看dotNET是如何實現閉包的。咱們能夠微軟提供的isdasm.exe來查看編譯後的代碼。咱們先來看看有問題的代碼。將IL代碼翻譯後，能夠獲得以下的僞代碼。

 

public  class TempClass5
{
    public List<UserModel> UserList;

}


public class TempClass8
{

    public int i = 0;
    
    
    public TempClass5 c5;
    
    public ShowMessage(object o)
    {
        
        Thread.Sleep(1000);
        
        Console.WriteLine(c5.UserList[i].UserName);
    }
}

 

public class Program
{
    TempClass5 c55 = new TempClass5();
    c55.UserList = new List<UserModel>();
    
    c55.UserList.Add(new UserModel{ UserName="jiejiep", UserAge = 26});
    c55.UserList.Add(new UserModel{ UserName="xiaoyi", UserAge = 25});
    c55.UserList.Add(new UserModel{ UserName="zhangzetian", UserAge=24});
    
    TempClass8 c8 = new TempClass8();
    c8.c5 = c55;
    
    WaitCallback callback = c8.ShowMessage;
    
    for(int c8.i=0; c8.i < 3; c8.i++)
    {
        ThreadPool.QueueUserWorkItem(callback);
    }
}

 

 

原來，編譯器爲咱們生成了一個臨時類，該類包含一個 int成員i，一個TempClass5實例c5, 一個實例方法 ShowMessage(object) 。再看看遍歷部分的代碼，咱們頓時就豁然開朗了，原來一直都只有一個 TempClass8實例，遍歷時始終改變的是tempCls對象的i字段的值。因此最後輸出的，始終是最後一個遍歷獲得的元素的 UserName 。

咱們再來看看使用臨時變量後的代碼，編譯器是如何處理的呢。

 

public class Program
{
    TempClass5 c55 = new TempClass5();
    c55.UserList = new List<UserModel>();
    
    c55.UserList.Add(new UserModel{ UserName="jiejiep", UserAge = 26});
    c55.UserList.Add(new UserModel{ UserName="xiaoyi", UserAge = 25});
    c55.UserList.Add(new UserModel{ UserName="zhangzetian", UserAge=24});
    
    for(int i=0; i < 3; i++)
    {

        TempClass8 c8 = new TempClass8(); c8.c5 = c55;
 c8.i = i;

        WaitCallback callback = c8.ShowMessage;

        ThreadPool.QueueUserWorkItem(callback); 
    } 
}

 

 

 

咱們看到，使用臨時變量這種解決方案時，編譯器至關因而每次遍歷時都實例化了一個 TempClass8對象。因此內層函數引用的c8的i成員始終是遍歷對應的元素。故能有效的解決閉包帶來的陷阱。

 

寫在文章後面：

這裏感謝 dreamfor 的提醒。版本已經更正。