Захваченная переменная в цикле в С#
У меня возник интересный вопрос о С#. У меня есть код, как показано ниже.
List<Func<int>> actions = new List<Func<int>>();
int variable = 0;
while (variable < 5)
{
actions.Add(() => variable * 2);
++ variable;
}
foreach (var act in actions)
{
Console.WriteLine(act.Invoke());
}
Я ожидаю, что он выведет 0, 2, 4, 6, 8. Однако на самом деле он выводит пять 10 секунд.
Кажется, что это связано со всеми действиями, относящимися к одной захваченной переменной. В результате, когда они вызываются, все они имеют одинаковый вывод.
Есть ли способ обойти этот предел, чтобы каждый экземпляр действия имел свою собственную захваченную переменную?
Ответы
Ответ 1
Да - возьмите копию переменной внутри цикла:
while (variable < 5)
{
int copy = variable;
actions.Add(() => copy * 2);
++ variable;
}
Вы можете думать об этом, как если бы компилятор С# создавал "новую" локальную переменную каждый раз, когда он попадает в объявление переменной. Фактически он создаст соответствующие новые объекты закрытия, и он становится сложным (с точки зрения реализации), если вы ссылаетесь на переменные в нескольких областях, но он работает:)
Обратите внимание, что более распространенным явлением этой проблемы является использование for
или foreach
:
for (int i=0; i < 10; i++) // Just one variable
foreach (string x in foo) // And again, despite how it reads out loud
Подробнее об этом см. в разделе 7.14.4.2 спецификации С# 3.0, а также в моей статье о закрытии.
Ответ 2
Я считаю, что то, что вы испытываете, называется чем-то вроде Closure http://en.wikipedia.org/wiki/Closure_(computer_science). Ваша lamba имеет ссылку на переменную, которая находится вне самой функции. Ваш lamba не интерпретируется до тех пор, пока вы его не вызовите, и как только он получит значение, которое имеет переменная во время выполнения.
Ответ 3
За кулисами компилятор генерирует класс, который представляет собой замыкание для вызова метода. Он использует этот единственный экземпляр класса закрытия для каждой итерации цикла. Код выглядит примерно так, что упрощает просмотр ошибки:
void Main()
{
List<Func<int>> actions = new List<Func<int>>();
int variable = 0;
var closure = new CompilerGeneratedClosure();
Func<int> anonymousMethodAction = null;
while (closure.variable < 5)
{
if(anonymousMethodAction == null)
anonymousMethodAction = new Func<int>(closure.YourAnonymousMethod);
//we're re-adding the same function
actions.Add(anonymousMethodAction);
++closure.variable;
}
foreach (var act in actions)
{
Console.WriteLine(act.Invoke());
}
}
class CompilerGeneratedClosure
{
public int variable;
public int YourAnonymousMethod()
{
return this.variable * 2;
}
}
На самом деле это не скомпилированный код из вашего образца, но я изучил свой собственный код, и это очень похоже на то, что фактически создавал компилятор.
Ответ 4
Способом этого является сохранение требуемого значения в прокси-переменной и возможность захвата этой переменной.
т.е.
while( variable < 5 )
{
int copy = variable;
actions.Add( () => copy * 2 );
++variable;
}
Ответ 5
Да, вам нужно обладать variable
в цикле и передать его лямбда таким образом:
List<Func<int>> actions = new List<Func<int>>();
int variable = 0;
while (variable < 5)
{
int variable1 = variable;
actions.Add(() => variable1 * 2);
++variable;
}
foreach (var act in actions)
{
Console.WriteLine(act.Invoke());
}
Console.ReadLine();
Ответ 6
То же самое происходит в многопоточном режиме (С#, .NET 4.0].
Смотрите следующий код:
Цель состоит в том, чтобы печатать 1,2,3,4,5 в порядке.
for (int counter = 1; counter <= 5; counter++)
{
new Thread (() => Console.Write (counter)).Start();
}
Вывод интересный! (Это может быть как 21334...)
Единственное решение - использовать локальные переменные.
for (int counter = 1; counter <= 5; counter++)
{
int localVar= counter;
new Thread (() => Console.Write (localVar)).Start();
}
Ответ 7
Это не имеет никакого отношения к циклам.
Это поведение срабатывает, потому что вы используете выражение лямбда () => variable * 2
где внешняя скользящая variable
не определена в основном объеме лямбда.
Лямбда-выражения (в С# 3+, а также анонимные методы на С# 2) по-прежнему создают реальные методы. Передача переменных этим методам связана с некоторыми дилеммами (передать по значению? Pass по ссылке? С# идет по ссылке - но это открывает еще одну проблему, когда ссылка может пережить реальную переменную). Что С# для решения всех этих дилемм заключается в создании нового вспомогательного класса ("замыкание") с полями, соответствующими локальным переменным, используемым в лямбда-выражениях, и методам, соответствующим фактическим лямбда-методам. Любые изменения в variable
в вашем коде фактически переводятся на изменение в ClosureClass.variable
Таким образом, ваш цикл while обновляет ClosureClass.variable
до ClosureClass.variable
пор, пока он не достигнет 10, тогда вы для циклов выполняете действия, которые все работают на одном и том же ClosureClass.variable
.
Чтобы получить ожидаемый результат, вам необходимо создать разделение между переменной цикла и переменной, которая закрывается. Вы можете сделать это, введя другую переменную, то есть:
List<Func<int>> actions = new List<Func<int>>();
int variable = 0;
while (variable < 5)
{
var t = variable; // now t will be closured (i.e. replaced by a field in the new class)
actions.Add(() => t * 2);
++variable; // changing variable won't affect the closured variable t
}
foreach (var act in actions)
{
Console.WriteLine(act.Invoke());
}
Вы также можете переместить замыкание на другой метод для создания этого разделения:
List<Func<int>> actions = new List<Func<int>>();
int variable = 0;
while (variable < 5)
{
actions.Add(Mult(variable));
++variable;
}
foreach (var act in actions)
{
Console.WriteLine(act.Invoke());
}
Вы можете реализовать Mult в качестве лямбда-выражения (неявное закрытие)
static Func<int> Mult(int i)
{
return () => i * 2;
}
или с фактическим вспомогательным классом:
public class Helper
{
public int _i;
public Helper(int i)
{
_i = i;
}
public int Method()
{
return _i * 2;
}
}
static Func<int> Mult(int i)
{
Helper help = new Helper(i);
return help.Method;
}
В любом случае "Closures" не являются концепцией, связанной с циклами, а скорее с анонимными методами/лямбда-выражениями, использующими локальные переменные с областью - хотя некоторые неосторожное использование циклов демонстрируют ловушки закрытия.
Ответ 8
Это называется проблемой закрытия, просто используйте переменную копирования, и это сделано.
List<Func<int>> actions = new List<Func<int>>();
int variable = 0;
while (variable < 5)
{
int i = variable;
actions.Add(() => i * 2);
++ variable;
}
foreach (var act in actions)
{
Console.WriteLine(act.Invoke());
}