正确使用和理解C#中的闭包

傷城~ 2022-08-28 00:55 88阅读 0赞

## 定义 ##

我们把在Lambda表达式(或匿名方法)中所引用的外部变量称为**捕获变量**。而捕获变量的表达式就称为**闭包**。

## 捕获变量 ##

捕获的变量会在真正**调用委托**时“赋值”，而不是在捕获时“赋值”，即总是使用捕获变量的**最新的值**。如下代码所示，调用委托时，age的最新值为30，所以输出的值也是30。

int age = 28;
    //定义委托
    Func<int, string> consoleAge = i => $"洋小豆今年{i}岁了";
    age = 30;
    //调用委托
    string outputMsg = consoleAge(age);
    outputMsg.Dump();

输出结果如下图:![a91727a1b7daa4b45a95c544b2123532.png][]

## 捕获迭代变量 ##

当捕获的外部变量为for循环的迭代变量时，C\#认为变量i是定义在循环体外的。所以，当添加委托集合的for循环执行完时，i的值已经变为3了；因此，我们在foreach中循环调用委托时，i的值就都是3了。

List<Action> levyActions = new List<Action>();
    for (int i = 0; i < 3; i++)
    {
       levyActions.Add(()=> i.Dump());
    }
    foreach (Action action in levyActions)
    {
       action();
    }

输出结果如下图:![b074cd0c1eb556035223669c7c4b9dfd.png][]

那么，如果我们期望输出的结果为1，2，3那需要怎么修改呢？这里我们只需要在**for循环内部使用局部变量**即可(每次循环捕获的是不同的变量)，如下修改后的代码：

for (int i = 0; i < 3; i++)
    {
       int tmp = i;
       levyActions.Add(()=> tmp.Dump());
    }

输出结果如下图:

![d419bd0560cf2f09568dd172e5dfb747.png][]

看到这里大家应该基本明白怎么回事了吧！再想下，迭代除了可以使用for还可以使用foreach啊！那么，我们把上面示例中的for循环部分改造成foreach会怎么样呢？

string[] names = new string[] {"洋小豆", "列位一分钟", "levy"};
    List<Action> levyActions = new List<Action>();
    foreach (string name in names)
    {
       levyActions.Add(()=> name.Dump());
    }

输出结果如下图:

![86e1dbee8644f6e4011034fbf9e0cd7e.png][]

纳尼？输出的结果竟然跟我们上面的讲解不一样？不是应该输出捕获变量的最新值吗？应该输出3个“levy”啊！哈哈，这里是因为我的示例代码是基于.net core3.0的，**从C\#5.0开始**，foreach认为循环变量都应该是“新”的变量。所以，每次循环中创建委托时捕获的变量都不是同一个变量。因而，输出的值肯定也就不一样了。有兴趣的童鞋可以在C\#5.0之前的版本下测试下，看看输出的是不是3个“levy”。

## 背后原理 ##

分析IL代码我们可以得知，编译器在背后生成了一个私有的密封类c\_\_DisplayClass4\_0，它将外部变量包装成类的成员变量，而委托方法包装成类的方法。所以，上述捕获for迭代变量的示例代码就可以修改成如下：

void Main()
    {
     List<Action> levyActions = new List<Action>();
     c__DisplayClass4_0 local = new c__DisplayClass4_0();
     for (local.i = 0; local.i < 3; local.i++)
     {
        levyActions.Add(() => local.Main_b__0());
     }
     foreach (Action action in levyActions)
     {
        action();
     }
    }
    
    private sealed class c__DisplayClass4_0
    {
     public int i;
     internal void Main_b__0()
     {
        i.Dump();
     }
    }

涉及到外部变量i的地方都替换成了local.i，所以，每次循环修改的始终是c\_\_DisplayClass4\_0的成员变量i的值，那么调用委托时输出的自然都是3了。

[a91727a1b7daa4b45a95c544b2123532.png]: /images/20220828/bb31e666fa824f5b9543b6e3eea96ef1.png
[b074cd0c1eb556035223669c7c4b9dfd.png]: /images/20220828/6fb0f75ca71b4b68a5b3dc885e128509.png
[d419bd0560cf2f09568dd172e5dfb747.png]: /images/20220828/5238e818d626426d8f2e867f18f65601.png
[86e1dbee8644f6e4011034fbf9e0cd7e.png]: /images/20220828/2d9bfbc39663484f9022f47632691d5e.png