有什么充分的理由说明闭包在 C# 中不是不可变的吗?

Are there any good reasons why closures aren't immutable in C#?

提问人:Alex Fort 提问时间:1/27/2009 最后编辑:GEOCHETAlex Fort 更新时间:11/9/2009 访问量:891

问:

我一直在脑海中一遍又一遍地思考这个问题,但我似乎想不出一个很好的理由来解释为什么 C# 闭包是可变的。如果您不知道到底发生了什么,这似乎是获得一些意想不到的后果的好方法。

也许知识渊博的人可以解释为什么 C# 的设计者会允许在闭包中更改状态?

例:

var foo = "hello";
Action bar = () => Console.WriteLine(foo);
bar();
foo = "goodbye";
bar();

这将为第一次呼叫打印“hello”,但第二次呼叫的外部状态会更改,打印“goodbye”。已更新闭包的状态,以反映对局部变量的更改。

c# 闭 包 可变

评论

0赞 Grzenio 1/28/2009
你是什么意思?匿名委托可以从环境中访问变量?
0赞 Alex Fort 1/28/2009
在 C# 中,创建闭包时保留的状态会随着创建环境的局部变量的更新而更新,因此它们不是不可变的。如果在运行使用该变量的匿名方法之前更改局部变量,这会导致一些意想不到的后果。

答:

3赞 Amy B 1/28/2009 #1

并非所有闭包的行为都相同。语义上存在差异。

请注意,提出的第一个想法与 C# 的行为相匹配......闭包语义的概念可能不是主要概念。

至于原因:我认为这里的关键是ECMA,一个标准组织。在这种情况下,Microsoft只是遵循它们的语义。

2赞 Robert P 1/28/2009 #2

这实际上是一个了不起的功能。这样一来,你就有一个闭包来访问通常隐藏的东西,比如私有类变量,并让它以一种受控的方式操作它,作为对事件等内容的响应。

通过创建变量的本地副本并使用该副本,可以很容易地模拟所需的内容。

9赞 yfeldblum 1/28/2009 #3

C# 和 JavaScript,以及 O'Caml 和 Haskell 以及许多其他语言,都有所谓的词法闭包。这意味着内部函数可以访问封闭函数中局部变量的名称,而不仅仅是的副本。当然,在具有不可变符号的语言中,例如 O'Caml 或 Haskell,闭合名称与闭合值相同,因此两种闭包类型之间的区别消失了;然而,这些语言具有词法闭包,就像 C# 和 JavaScript 一样。

1赞 Grzenio 1/28/2009 #4

您还必须记住,在 C# 中实际上没有不可变类型的概念。因为 .Net 框架中的整个对象不会被复制(你必须显式实现 ICloneable 等),所以即使“指针”foo 被复制到闭包中,此代码也会打印“再见”:

class Foo
{
    public string Text;
}    
var foo = new Foo();
foo.Text = "Hello";
Action bar = () => Console.WriteLine(foo.Text);
bar();
foo.Text = "goodbye";
bar();

因此,在当前的行为中,是否更容易产生意想不到的后果,这是值得怀疑的。

评论

0赞 Weeble 1/28/2009
我认为这应该是Console.WriteLine(foo。文本)
0赞 Andrew Hare 1/28/2009 #5

创建闭包时,编译器会为您创建一个类型,该类型具有每个捕获变量的成员。在您的示例中,编译器将生成如下内容:

[CompilerGenerated]
private sealed class <>c__DisplayClass1
{
    public string foo;

    public void <Main>b__0()
    {
        Console.WriteLine(this.foo);
    }
}

您的委托将获得对此类型的引用,以便它以后可以使用捕获的变量。遗憾的是,本地实例也更改为指向此处,因此本地的任何更改都会影响委托,因为它们使用相同的对象。foo

正如你所看到的,的持久性是由一个公共字段而不是一个属性处理的,所以在当前的实现中甚至没有不变性的选项。我认为你想要的必须是这样的:foo

var foo = "hello";
Action bar = [readonly foo]() => Console.WriteLine(foo);
bar();
foo = "goodbye";
bar();

请原谅笨拙的语法,但这个想法是表示以一种方式捕获的,然后提示编译器输出此生成的类型:fooreadonly

[CompilerGenerated]
private sealed class <>c__DisplayClass1
{
    public readonly string foo;

    public <>c__DisplayClass1(string foo)
    {
        this.foo = foo;
    }

    public void <Main>b__0()
    {
        Console.WriteLine(this.foo);
    }
}

这将以某种方式为您提供所需的内容,但需要更新编译器。

0赞 Brandon S 11/9/2009 #6

关于为什么闭包在 C# 中是可变的,你必须问,“你是想要简单性 (Java),还是想要复杂性的力量 (C#)?

可变闭包允许您定义一次并重用。例:

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace ClosureTest
{
    class Program
    {   
        static void Main(string[] args)
        {
            string userFilter = "C";            
            IEnumerable<string> query = (from m in typeof(String).GetMethods()
                                         where m.Name.StartsWith(userFilter)
                                         select m.Name.ToString()).Distinct();

            while(userFilter.ToLower() != "q")
            {
                DiplayStringMethods(query, userFilter);
                userFilter = GetNewFilter();
            }
        }

        static void DiplayStringMethods(IEnumerable<string> methodNames, string userFilter)
        {
            Console.WriteLine("Here are all of the String methods starting with the letter \"{0}\":", userFilter);
            Console.WriteLine();

            foreach (string methodName in methodNames)
                Console.WriteLine("  * {0}", methodName);
        }

        static string GetNewFilter()
        {
            Console.WriteLine();
            Console.Write("Enter a new starting letter (type \"Q\" to quit): ");
            ConsoleKeyInfo cki = Console.ReadKey();
            Console.WriteLine();
            return cki.Key.ToString();
        }
    }
}

如果您不想定义一次并重用,因为您担心意外后果,您可以简单地使用变量的副本。更改上面的代码,如下所示:

        string userFilter = "C";
        string userFilter_copy = userFilter;
        IEnumerable<string> query = (from m in typeof(String).GetMethods()
                                     where m.Name.StartsWith(userFilter_copy)
                                     select m.Name.ToString()).Distinct();

现在,无论结果如何,查询都将返回相同的结果。userFilter

Jon Skeet 对 Java 和 C# 闭包之间的差异进行了很好的介绍。