探索c#之函數創建和閉包，

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動態創建函數

大多數同學，都或多或少的使用過。回顧下c#中動態創建函數的進化：

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、落後。 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於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;

這裡定義個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

談論到動態創建函數，都要牽扯到閉包。閉包這個概念資料很多了，理論部分這裡就不重復了。 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。對於編譯器而言，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後，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，那麼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。 那編譯器是怎麼實現閉包機制的呢？

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; } } View Code

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麼生成的代碼，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。

關於閉包，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。
• 邏輯連續性和變量保持。 A()是執行一部分邏輯，A()()僅接著A()邏輯繼續走下去，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。