C#匿名方法中的变量

前面一篇文章看到了C# 2.0中通过匿名方法来简化委托（见 http://www.linuxidc.com/Linux/2015-02/114153.htm），下面来看看匿名方法中的变量。

闭包和不同的变量类型

闭包的基本概念是：一个函数除了能够通过提供给它的参数与环境交互之外，还能同环境进行更大程度的互动。对于C# 2.0中出现的匿名方法的闭包表现为，匿名方法能使用在声明该匿名方法的方法内部定义的局部变量。在进一步了解闭包之前，我们先看看下面两个术语：外部变量（outer variable）：是指其作用域（scope）包括一个匿名方法的局部变量或参数（ref和out参数除外）被捕捉的外部变量（captured outer variable）：它是在匿名方法内部使用的外部变量结合上面的解释，来看一个被捕获的变量的例子：private static void EnclosingMethod（）{//未被捕获的外部变量int outerVariable = 2;//被匿名方法捕获的外部变量string capturedVariable = "captured variable";if （DateTime.Now.Hour == 23）{//普通局部变量int normalLocalVarialbe = 3;Console.WriteLine（normalLocalVarialbe）;}Action x = delegate{//匿名方法的局部变量string anonymousLocal = "local variable of anonymous method";//获得被捕获的外部变量Console.WriteLine（capturedVariable）;Console.WriteLine（anonymousLocal）;};x（）;}一个变量被捕获之后，被匿名方法捕获的是这个变量，为不是创建委托实例时该变量的值。下面通过一个例子来看看这句描述。private static void CapturedVariableTesting（）{string captured = "before x is created";Action x = delegate{Console.WriteLine（captured）;captured = "changed by x";};captured = "changed before x is invoked";x（）;Console.WriteLine（captured）;captured = "before second invocation";x（）;}代码的输出为：在CapturedVariableTesting这个方法中，我们始终都是在使用同一个被捕获变量captured；也就是说，在匿名方法外对被捕获变量的修改，在匿名方法内部是可见的，反之亦然。

捕捉变量的用途

闭包的出现给我们带来很多的便利，直接利用被捕获变量可以简化编程，避免专门创建一些类来存储一个委托需要处理的信息。看一个例子，我们给定一个上限，来获取List中所有小于这个上限的数字。private static List<int> FindAllLessThan（List<int> numList, int upperLimitation）{return numList.FindAll（delegate（int num）{return num < upperLimitation;}）;}由于闭包的出现，我们不用将upperLimitation这个变量以函数参数的形式传给匿名函数，在匿名方法中可以直接使用这个被捕获的变量。

捕获变量的工作原理

前面看到的例子都比较简单，下面我们看一个稍微复杂的例子：static void Main（string[] args）{Action x = CreateDelegateInstance（）;x（）;x（）;Console.Read（）;}private static Action CreateDelegateInstance（）{int counter = 5;Action ret = delegate {Console.WriteLine（counter）;counter++;};ret（）;return ret;}代码输出为：为什么结果是5，6，7？变量counter在CreateDelegateInstance方法结束后为什么没有被销毁？当我们查看这个例子的IL代码时，发现编译器为我们创建了一个类"<>c__DisplayClass1"。.class nested private auto ansi sealed beforefieldinit "<>c__DisplayClass1"extends [mscorlib]System.Object{.custom instance void [mscorlib]System.Runtime.CompilerServices.CompilerGeneratedAttribute::.ctor（） = （01 00 00 00）// Fields.field public int32 counter// Methods.method public hidebysig specialname rtspecialname instance void .ctor （） cil managed {// Method begins at RVA 0x2078// Code size 7 （0x7）.maxstack 8IL_0000: ldarg.0IL_0001: call instance void [mscorlib]System.Object::.ctor（）IL_0006: ret} // end of method "<>c__DisplayClass1"::.ctor.method public hidebysig instance void "<CreateDelegateInstance>b__0" （） cil managed {// Method begins at RVA 0x2080// Code size 28 （0x1c）.maxstack 8IL_0000: nopIL_0001: ldarg.0IL_0002: ldfld int32 AnonymousMethod.Program/"<>c__DisplayClass1"::counterIL_0007: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine（int32）IL_000c: nopIL_000d: ldarg.0IL_000e: dupIL_000f: ldfld int32 AnonymousMethod.Program/"<>c__DisplayClass1"::counterIL_0014: ldc.i4.1IL_0015: addIL_0016: stfld int32 AnonymousMethod.Program/"<>c__DisplayClass1"::counterIL_001b: ret} // end of method "<>c__DisplayClass1"::"<CreateDelegateInstance>b__0"} // end of class <>c__DisplayClass1而在CreateDelegateInstance方法的IL代码中可以看到，CreateDelegateInstance的局部变量counter实际上就是"<>c__DisplayClass1"对象的counter字段。IL_0000: newobj instance void AnonymousMethod.Program/"<>c__DisplayClass1"::.ctor（）IL_0005: stloc.1IL_0006: nopIL_0007: ldloc.1IL_0008: ldc.i4.5IL_0009: stfld int32 AnonymousMethod.Program/"<>c__DisplayClass1"::counter通过上面的分析可以看到，编译器创建了一个额外的类来容纳变量，CreateDelegateInstance方法拥有该类的一个实例引用，并通过这个引用访问counter变量。counter这个局部变量并不是在"调用栈"空间上，这也就解释了为什么函数返回后，这个变量没有被销毁。在上面的例子中只有一个委托实例，下面再看一个拥有多个委托实例的例子：static void Main（string[] args）{List<Action> list = new List<Action>（）;for（int index = 0; index < 5; index++）{int counter = index * 10;list.Add（delegate{Console.WriteLine（counter）;counter++;}）;}foreach （Action x in list）{x（）;}list[0]（）;list[0]（）;list[1]（）;Console.Read（）;}代码输出为：通过输出可以看到，每个委托实例将捕获不同的变量。所以被捕获变量的声明期可以总结为：对于一个被捕获的变量，只要还有任何委托实例在引用它，它就会一直存在；当一个变量被捕获时，捕获的是变量的"实例"。

总结

本文介绍了闭包和不同的变量类型。在匿名方法中，通过被捕获变量，我们可以使用"现有"的上下文信息，而不必专门设置额外的类型来存储一些已知的数据。同时，介绍了被捕获变量的生命期，通过IL代码看到了被捕获变量的工作原理。本文永久更新链接地址：http://www.linuxidc.com/Linux/2015-02/114152.htm