理解C#中的闭包

闭包的概念

内层的函数可以引用包含在它外层的函数的变量,即使外层函数的执行已经终止。但该变量提供的值并非变量创建时的值,而是在父函数范围内的最终值

闭包的优点

使用闭包,我们可以轻松的访问外层函数定义的变量,这在匿名方法中普遍使用。比如有如下场景,在winform应用程序中,我们希望做这么一个效果,当用户关闭窗体时,给用户一个提示框。我们将添加如下代码:

private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)

{

       string tipWords = "您将关闭当前对话框";

       this.FormClosing += delegate

       {

            MessageBox.Show(tipWords);

       };

}

若不使用匿名函数,我们就需要使用其他方式来将tipWords变量的值传递给FormClosing注册的处理函数,这就增加了不必要的工作量。

闭包陷阱

应用闭包,我们要注意一个陷阱。比如有一个用户信息的数组,我们需要遍历每一个用户,对各个用户做处理后输出用户名。

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}

            };



            foreach (var u in userList)

            {

                ThreadPool.QueueUserWorkItem((obj) =>

                {

                    //TODO

                    //Do some process...

                    //...

                    Thread.Sleep(1000);
            MessageBox.Show(u.UserName); }); }

我们预期的输出是, jiejiep, xiaoyi, zhangzetian

但是实际我们运行后发现,输出了3次 zhangzetian.

为什么没有达到我们预期的效果呢?让我们再来看一下闭包的概念。内层函数引用的外层函数的变量的最终值。就是说,当线程中执行方法时,方法中的u参数的值,始终是foreach遍历的最后一个元素。原来如此,那我们该如何避免闭包陷阱呢?C#中普遍的做法是,将匿名函数引用的变量用一个临时变量保存下来,然后在匿名函数中使用临时变量。

foreach (var u in userList)

            {

                UserModel tempUser = u;

                ThreadPool.QueueUserWorkItem((obj) =>

                {

                    //TODO

                    //Do some process...

                    //...

                    Thread.Sleep(1000); 
            MessageBox.Show(tempUser.UserName); }); }

我们再运行来看,输出依次为 jiejiep,xiaoyi, zhangzetian

NET编译器与闭包

提出了问题,给出了解决方案,我们总算知道该怎么正确使用闭包了。但是dotNET是如何实现闭包的呢?执着的程序猿们,不会满足于这种表象的解决方案,让我们来看看dotNET是如何实现闭包的。我们可以微软提供的isdasm.exe来查看编译后的代码。我们先来看看有问题的代码。将IL代码翻译后,可以得到如下的伪代码。

    public class TempClass

    {

        public UserModel um

        {

            get;

            set;

        }



        public void ShowMessage(object obj)

        {

            Thread.Sleep(1000);

            MessageBox.Show(um.UserName);

        }

    }
        TempClass tempCls = new TempClass();

        foreach (var u in userList)

        {

             tempCls.um = u;



             ThreadPool.QueueUserWorkItem((obj) =>

             {
tempCls.ShowMessage(obj); }); }

原来,编译器为我们生成了一个临时类,该类包含一个 UserModel成员um, 一个实例方法 ShowMessage(object) 。再看看遍历部分的代码,我们顿时就豁然开朗了,原来一直都只有一个 TempClass实例,遍历时始终改变的是tempCls对象的um字段的值。所以最后输出的,始终是最后一个遍历得到的元素的 UserName 。

我们再来看看使用临时变量后的代码,编译器是如何处理的呢。

foreach (var u in userList)

{

    TempClass tempCls = new TempClass();

    tempCls.um = u;



    ThreadPool.QueueUserWorkItem((obj) =>

    {

         tempCls.ShowMessage(obj);

    });

}

我们看到,使用临时变量这种解决方案时,编译器相当于是每次遍历时都实例化了一个 TempClass对象。所以内层函数引用的tempCls的um成员始终是遍历对应的元素。故能有效的解决闭包带来的陷阱。

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