閉包的由來(lái)

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(guò)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(guò)委托來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些是實(shí)現(xiàn)閉包的前提。

要說(shuō)閉包的由來(lái)就不得不先說(shuō)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(lái)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(lái)。

 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(shuō)我們函數(shù)的返回值只是依賴(lài)于參數(shù)而不依賴(lài)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(shuō)避免變量的概念，這句話如果從函數(shù)式編程來(lái)說(shuō)不太恰當(dāng)，因?yàn)檫@句話中的函數(shù)意思還是我們?cè)诰幊陶Z(yǔ)言中所使用的變量也就是一個(gè)存儲(chǔ)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(chēng)。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(jiǎn)單的賦值代碼，而讓學(xué)數(shù)學(xué)的人來(lái)說(shuō)這個(gè)等式是根本不成立的。 所以我們?cè)诤瘮?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(lài)于參數(shù)而不依賴(lài)其他狀態(tài)，這樣寫(xiě)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(cè)試和調(diào)試。

第二點(diǎn)、因?yàn)椴豢勺冃院蜔o(wú)狀態(tài)，那么我們?cè)谔幚矶鄠€(gè)線程之間就不用擔(dān)心資源的爭(zhēng)奪，不需要用鎖來(lái)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(hào) "萬(wàn)物皆對(duì)象"有點(diǎn)相似，在函數(shù)式編程中，我們努力用函數(shù)來(lái)表達(dá)所有的事情，當(dāng)然我們也需要函數(shù)可以傳過(guò)來(lái)傳過(guò)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(yǔ)言中也有類(lèi)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(yǔ)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(shuō)了，接下來(lái)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(lái)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(mén)的同學(xué)可以看看這個(gè)  點(diǎn)這里

首先定義一個(gè)簡(jiǎn)單的演算

    λx.λy.x+y

如果x為1 y為2 演算過(guò)程則為

  ((λx.λy.x+y)1)2=(λy.1+y)2=(1+2)=3

接下來(lái)我們用到高階函數(shù)

   λy . (λx . x + y)

演算過(guò)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(shuō)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(lái)，(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(méi)有值的，也就是y是沒(méi)有綁定的，也可以說(shuō)y對(duì)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(xiāo)毀，那么如果我們?cè)趦?nèi)層函數(shù)中如果還需要用到y(tǒng)的話怎么辦呢？ 對(duì)于這個(gè)問(wèn)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(huì)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(yǔ)言稱(chēng)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(lái)，而我們其他的語(yǔ)言如果有用到函數(shù)式編程的思想，并且允許函數(shù)來(lái)進(jìn)行傳遞就會(huì)遇到類(lèi)似的問(wèn)題，所以各個(gè)語(yǔ)言就需要用其自己的方式來(lái)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(duì)象沒(méi)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(jiǎn)單的例子來(lái)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(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單得不能在簡(jiǎn)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(shuō)明我們的變量x確實(shí)在作用域2中還存在，接下來(lái)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(duì)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(duì)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(lái)為了自由變量維護(hù)的對(duì)象沒(méi)了 。。。結(jié)果在意料之中。

OK，這篇文章就到此結(jié)束了，關(guān)于閉包是python中啊 js中啊 或者C#中得用處我就不細(xì)說(shuō)了

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，如果有疑問(wèn)大家可以留言交流，謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。

最新評(píng)論