C#中的閉包是什么

這篇文章主要講解了“C#中的閉包是什么”，文中的講解內(nèi)容簡單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學(xué)習(xí)“C#中的閉包是什么”吧！

閉包的由來

形成閉包有一些值得總結(jié)的非必要條件：

1、嵌套定義的函數(shù)。

2、匿名函數(shù)。

3、將函數(shù)作為參數(shù)或者返回值。

4、在.NET中，可以通過匿名委托形成閉包：函數(shù)可以作為參數(shù)傳遞，也可以作為返回值返回，或者作為函數(shù)變量。而在.NET中，這都可以通過委托來實(shí)現(xiàn)。這些是實(shí)現(xiàn)閉包的前提。

要說閉包的由來就不得不先說下函數(shù)式編程了。近幾年函數(shù)式編程也是比較火熱,我們先來看看函數(shù)式編程的一些基本的特性這個(gè)有助于我們理解閉包的由來。

 函數(shù)式編程

函數(shù)式編程是一種編程模型，他將計(jì)算機(jī)運(yùn)算看做是數(shù)學(xué)中函數(shù)的計(jì)算，并且避免了狀態(tài)以及變量的概念。這里很明顯的指出了函數(shù)式編程中最重要的就是函數(shù)而且是數(shù)學(xué)中的函數(shù)，比如f(x)，數(shù)學(xué)中的函數(shù)最大的特點(diǎn)就是只要是同樣的參數(shù)x那么我的結(jié)果必定是相等的，也就是說我們函數(shù)的返回值只是依賴于參數(shù)而不依賴于其他狀態(tài)(比如js中的全局變量就是一個(gè)干擾因素)；后一句中說避免變量的概念，這句話如果從函數(shù)式編程來說不太恰當(dāng)，因?yàn)檫@句話中的函數(shù)意思還是我們在編程語言中所使用的變量也就是一個(gè)存儲單元，而在函數(shù)式編程中變量卻是數(shù)學(xué)中變量的定義是一個(gè)值得名稱。比如，我們最基本的賦值等式 x = x+1,讓我們程序員看這是一個(gè)簡單的賦值代碼，而讓學(xué)數(shù)學(xué)的人來說這個(gè)等式是根本不成立的。 所以我們在函數(shù)式編程中是不允許多次賦值的。而這一句話也是講述了函數(shù)式編程好處的最主要的原因：

第一點(diǎn)、函數(shù)的結(jié)果只依賴于參數(shù)而不依賴其他狀態(tài)，這樣寫的代碼很容易進(jìn)行推理不容易發(fā)生錯(cuò)誤，極大的方便的單元測試和調(diào)試。

第二點(diǎn)、因?yàn)椴豢勺冃院蜔o狀態(tài)，那么我們在處理多個(gè)線程之間就不用擔(dān)心資源的爭奪，不需要用鎖來保存狀態(tài)。

高階函數(shù)

函數(shù)式編程中函數(shù)是一等公民，和我們的口號 "萬物皆對象"有點(diǎn)相似，在函數(shù)式編程中，我們努力用函數(shù)來表達(dá)所有的事情，當(dāng)然我們也需要函數(shù)可以傳過來傳過去這就是高階函數(shù)，也就是把函數(shù)作為參數(shù)或者返回值，繼而實(shí)現(xiàn)復(fù)用，這樣即是可以把復(fù)用的粒度降到函數(shù)。C#語言中也有類似的東西--委托，當(dāng)然C#中的函數(shù)跟函數(shù)式編程中的就不一樣了，但是有吸收一些函數(shù)式編程語言中的特性，比如C#中l(wèi)amda，Linq。

關(guān)于函數(shù)式編程博客園有很多很好的文章介紹我就不詳說了，接下來就是引出我們今天的主題--閉包。

因?yàn)楹瘮?shù)式編程的基礎(chǔ)就是Lambda演算，所以這一節(jié)演算我們用Lambda演算來帶出我們的主題，關(guān)于這個(gè)演算我也懂得不是太多，想要入門的同學(xué)可以看看這個(gè)  點(diǎn)這里

首先定義一個(gè)簡單的演算

    λx.λy.x+y

如果x為1 y為2 演算過程則為

  ((λx.λy.x+y)1)2=(λy.1+y)2=(1+2)=3

接下來我們用到高階函數(shù)

   λy . (λx . x + y)

演算過程:

  ((λy . (λx . x + y))1)2=((λx . x + 1))2 = (2+1)=3

可以看到這個(gè)演算中外層函數(shù)使用的是內(nèi)層函數(shù)，也就是說使用是一個(gè)函數(shù)作為了計(jì)算結(jié)果。OK ，我們把內(nèi)層函數(shù)單獨(dú)拿出來，(λx . x + y)，可以很明顯的看到如果脫離的上下文呢，我們的y是沒有值的，也就是y是沒有綁定的，也可以說y對于我們這個(gè)函數(shù)是自由的！ 如果在函數(shù)式編程中,在外層函數(shù)執(zhí)行完畢之后我們的y變量就應(yīng)該被銷毀，那么如果我們在內(nèi)層函數(shù)中如果還需要用到y(tǒng)的話怎么辦呢？ 對于這個(gè)問題，設(shè)計(jì)者則做了其他的處理：如果一個(gè)函數(shù)返回另一個(gè)函數(shù)，而被返回函數(shù)又需要外層函數(shù)的變量時(shí)，不會立即釋放這個(gè)變量，而是允許被返回的函數(shù)引用這些變量。支持這種機(jī)制的語言稱為支持閉包機(jī)制，而這個(gè)內(nèi)部函數(shù)連同其自由變量就形成了一個(gè)閉包(這句話是摘自其他博客，自己難得整理文字。。。)。這就是我們閉包的由來，而我們其他的語言如果有用到函數(shù)式編程的思想，并且允許函數(shù)來進(jìn)行傳遞就會遇到類似的問題，所以各個(gè)語言就需要用其自己的方式來實(shí)現(xiàn)閉包！

C#中閉包的實(shí)現(xiàn)

從上一節(jié)我們也就是能總結(jié)出閉包其實(shí)就是要執(zhí)行并且包含自由變量的代碼塊（由于自由變量被包含在代碼塊中，這些自由變量以及它們引用的對象沒有被釋放）和為自由變量提供綁定的計(jì)算環(huán)境的一個(gè)結(jié)合。

然后進(jìn)入我們的C#編程時(shí)刻了，我們就用簡單的例子來實(shí)現(xiàn)，并且查看編譯器生成的代碼 看看C#中是怎么實(shí)現(xiàn)閉包，畢竟我們也是有委托的 。。。

首先寫一個(gè)簡單得不能在簡單的代碼   

using System;

namespace closure
{
 class Program
 {
 static void Main(string[] args)
 {
 Console.WriteLine(test(1)(2));
 Console.ReadKey();
 }

 public static Func<int,int> test(int x)
 {
 //作用域1
 return (y) => 
 {
 //作用域2
 return x + y;
 };
 }
 }
}

可以看到我們test的方法中傳入變量x的作用域是在1 在執(zhí)行匿名函數(shù)的時(shí)候應(yīng)該是已經(jīng)釋放在作用域2就不應(yīng)該存在了，而我們卻能準(zhǔn)確的得到計(jì)算結(jié)果   

說明我們的變量x確實(shí)在作用域2中還存在，接下來我們看看編譯器幫我們做了什么事情，

可以看到我們的test方法中多了一個(gè)對象 <>c__DisplayClass1_0  class_;這個(gè)東西的具體定義是啥？

這個(gè)很明顯了，其實(shí)閉包只是編譯器幫我們把自由變量封裝到了一個(gè)對象中供我們作用域外使用，那我們?nèi)绻サ糇饔糜?中使用x變量呢？

編譯器原來為了自由變量維護(hù)的對象沒了 。。。結(jié)果在意料之中。

感謝各位的閱讀，以上就是“C#中的閉包是什么”的內(nèi)容了，經(jīng)過本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對C#中的閉包是什么這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關(guān)知識點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！