探索C#之函數創(chuàng)建和閉包

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    閱讀目錄:
    動態(tài)創(chuàng)建函數
    匿名函數不足之處
    理解c#中的閉包
    閉包的優(yōu)點
    動態(tài)創(chuàng)建函數
    大多數同學,都或多或少的使用過?;仡櫹耤#中動態(tài)創(chuàng)建函數的進化:
    C# 1.0中:
    public delegate string DynamicFunction(string name);
    public static DynamicFunction GetDynamicFunction()
    {
    return GetName;
    }
    static string GetName(string name)
    {
    return name;
    }
    var result = GetDynamicFunction()("mushroom");
    3.0寫慣了是不是看起來很繁瑣、落后。 剛學委托時,都把委托理解成函數指針,也來看下用函數指針實現(xiàn)的:
    char GetName(char p);
    typedef char (*DynamicFunction)(char p);
    DynamicFunction GetDynamicFunction()
    {
    return GetName;
    }
    char GetName(char p)
    {
    return p;
    };
    char result = GetDynamicFunction()('m');
    對比起來和c# 1.0幾乎一模一樣了(引用/指針差別),畢竟是同一家族的。
    C# 2.0中,增加匿名函數:
    public delegate string DynamicFunction(string name);
    DynamicFunction result2 = delegate(string name)
    {
    return name;
    };
    C# 3.0中,增加Lambda表達式,華麗的轉身:
    public static Func<string, string> GetDynamicFunction()
    {
    return name => name;
    }
    var result = GetDynamicFunction()("mushroom");
    匿名函數不足之處
    雖然增加Lambda表達式,已經極大簡化了我們的工作量。但確實有些不足之處:
    var result = name => name;
    這些寫編譯時是報錯的。因為c#本身強類型語言的,提供var語法糖只是為了省去聲明確定類型的工作量。 編譯器在編譯時必須能夠完全推斷出各參數的類型才行。代碼中的name參數類
    型,顯然在編譯時無法推斷出來的。
    var result = (string name) => name;
    Func<string, string> result2 = (string name) => name;
    Expression<Func<string, string>> result3 = (string name) => name;
    上面直接聲明name類型呢,很遺憾這樣也是報錯的。代碼中已經給出答案了,編譯器推斷不出右邊表達式是屬于Func<string, string>類型還是Expression<Func<string, string>>類型
    。
    dynamic result = name => name;
    dynamic result1 = (Func<string,string>)(name => name);
    用dynamic呢,同樣編譯器也分不出右邊是個委托,我們顯示轉換下就可以了。
    Func<string, string> function = name => name;
    DynamicFunction df = function;
    這里定義個func委托,雖然參數和返回值類型都和DynamicFunction委托一樣,但編譯時還是會報錯:不能隱式轉換Func<string, string>到DynamicFunction,2個類型是不兼容的。
    理解c#中的閉包
    談論到動態(tài)創(chuàng)建函數,都要牽扯到閉包。閉包這個概念資料很多了,理論部分這里就不重復了。 來看看c#代碼中閉包:
    Func<Func<int>> A = () =>
    {
    var age = 18;
    return () =>  //B函數
    {
    return age;
    };
    };
    var result = A()();
    上面就是閉包,可理解為就是: 跨作用域訪問函數內變量,也有說帶著數據的行為。
    C#變量作用域一共有三種,即:類變量,實例變量,函數內變量。子作用域訪問父作用域的變量(即函數內訪問實例/類變量)在我們看來理所當然的,也符合我們一直的編程習慣。
    例子中匿名函數B是可以訪問上層函數A的變量age。對于編譯器而言,A函數是B函數的父作用域,所以B函數訪問父作用域的age變量是符合規(guī)范的。
    int age = 16;
    void Display()
    {
    Console.WriteLine(age);
    int age = 18;
    Console.WriteLine(age);
    }
    上面編譯會報錯未聲明使用,編譯器檢查到函數內聲明age后,作用域就會覆蓋父作用域的age,(像JS就undefined了)。
    Func<int> C = () =>
    {
    var age = 19;
    return age;
    };
    上面聲明個同級函數C,那么A函數是無法訪C函數中的age變量的。 簡單來說就是不可跨作用域訪問其他函數內的變量。 那編譯器是怎么實現(xiàn)閉包機制的呢?
    如上圖,答案是升級作用域,把A函數升級為一個實例類作用域。 在編譯代碼期間,編譯器檢查到B函數使用A函數內變量時,會自動生成一個匿名類x,把原A函數內變量age提升為x類的
    字段(即實例變量),A函數提升為匿名類x的實例函數。下面是編譯器生成的代碼(精簡過):
    class Program1
    {
    static Func<Func<int>> CachedAnonymousMethodDelegate2;
    static void Main(string[] args)
    {
    Func<Func<int>> func = new Func<Func<int>>(Program1.B);
    int num = func()();
    }
    static Func<int> B()
    {
    DisplayClass cl = new DisplayClass();
    cl.age = 18;
    return new Func<int>(cl.A);
    }
    }
    sealed class DisplayClass
    {
    public int age;
    public int A()
    {
    return this.age;
    }
    }
    我們再來看個復雜點的例子:
    static Func<int, int> GetClosureFunction()
    {
    int val = 10;
    Func<int, int> interAdd = x => x + val;
    Console.WriteLine(interAdd(10));
    val = 30;
    Console.WriteLine(interAdd(10));
    return interAdd;
    }
    Console.WriteLine(GetClosureFunction()(30));
    輸出結果是20、40、60。 當看到這個函數內變量val通過閉包被傳遞的時候,我們就知道val不僅僅是個函數內變量了。之前我們分析過編譯器怎么生成的代碼,知道val此時是一個匿名
    類的實例變量,interAdd是匿名類的實例函數。所以無論val傳遞多少層,它的值始終保持著,直到離開這個(鏈式)作用域。
    關于閉包,在js當中談論的比較多,同理,可以對比理解下:
    function A() {
    var age = 18;
    return function () {
    return age;
    }
    }
    A()();
    閉包的優(yōu)點
    對變量的保護。想暴露一個變量值,但又怕聲明類或實例變量會被其他函數污染,這時就可以設計個閉包,只能通過函數調用來使用它。
    邏輯連續(xù)性和變量保持。 A()是執(zhí)行一部分邏輯,A()()僅接著A()邏輯繼續(xù)走下去,在這個邏輯上下文期間,變量始終都被保持著,可以隨意使用。