2023-05-23
C#
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引言
闭包陷阱
根据IL探究原理
如何避免闭包陷阱

引言

先不论什么是闭包,什么是闭包陷阱,我们开篇先看一段代码:

csharp
static void Main(string[] args) { List<Action> lists = new List<Action>(); for (int i = 0; i < 5; i++) { Action action = () => { Console.WriteLine(i); }; lists.Add(action); } foreach (var action in lists) { action(); } Console.ReadLine(); }

那么思考一下,控制台输出是什么?

闭包陷阱

上述代码的本意是想让 Action声明的匿名委托方法接收 i 的值,并输出

csharp
0 1 2 3 4

但实际上,上述代码输出的是

csharp
5 5 5 5 5

为什么会这样?就需要提到两个个概念,变量作用域闭包

变量作用域就不说了,就是指变量可以被访问的范围。例如全局变量,局部变量等

闭包:简单点说,就是函数和其引用的上下文的组合体,就是一个闭包。,例如上文代码中,for 循环内部,匿名方法内引用了变量 i ,那么变量 i 和匿名方法 () => { Console.WriteLine(i); } 就组合成了一个闭包,在 for 循环中,变量 i 就是一个局部变量,但是在闭包中,变量 i 对于匿名方法来说就是全局变量。相当于这样:

csharp
int i; public void AnonymousMethod() { Console.WriteLine(i); }

所以,当 for 循环结束时,在闭包内的全局变量 i 的值就已经变成了5。则下面 foreach 代码每次执行输出均为5。

根据IL探究原理

实际上,编译器在执行的时候,也确实为闭包生成了一个类,这个类只包含了一个方法和一个全局变量。

来验证一下,将上述代码编译为dll后,通过ILDasm.exe工具查看生成的IL代码

image.png

可以看到IL为闭包生成了一个类 <>c_DisplayClass0_0 ,这个类只包含了一个变量 i,如下:

image.png

还包含了一个匿名方法<Main>b_0:void,从IL中,也可以看出,先取 <>c_DisplayClass0_0 的变量 i ,再调用控制台输出方法。如下:

image.png

接下来,在看一下整个控制台程序 Main 方法的IL代码:

image.png

在IL_0007行,可以看到,声明创建一个 Action 后就紧接着创建了一个 <>c_DisplayClass0_0 对象。且 for 循环的变量 i 就是 <>c_DisplayClass0_0 对象的变量 i (注意这里指的是引用,并不是值),这样,在循环结束的时候,对象的变量 i 就变成了5。

这样就可以解释为什么输出会是5了。

相关信息

需要注意的是,Action action = () => { Console.WriteLine(i); };这句代码只是声明了一个委托,委托绑定的是一个匿名方法,并没有真正执行,只有调用该委托的时候才真正执行。比如 action()action.Invoke()

如何避免闭包陷阱

在上面的探究原理的过程中,其实也发现了追根究底的问题其实就是,在创建闭包对象的时候,引用的局部变量,在外部被修改(比如上面代码中的for 循环的变量 i 就是闭包对象的变量 i,指的是指针是同一个),那么可以在创建闭包对象的时候,重新创建一个指针对象,将预期值赋值给它就可以了,比如上面的示例代码可以这样修改:

csharp
static void Main(string[] args) { List<Action> lists = new List<Action>(); for (int i = 0; i < 5; i++) { int temp = i; Action action = () => { Console.WriteLine(temp); }; lists.Add(action); } foreach (var action in lists) { action(); } Console.ReadLine(); }

这样,闭包对象的变量就不再是 for 循环的 i 了,也就不会再被修改。输出结果为:

csharp
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本文作者:Peter.Pan

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