C# 在 foreach 中重用变量是否有原因？

Question

在 C# 中使用 lambda 表达式或匿名方法时，我们必须警惕 访问修改闭包 的陷阱。例如：

foreach (var s in strings)
{
   query = query.Where(i => i.Prop == s); // access to modified closure
   ...
}

由于修改了闭包，上面的代码将导致查询中的所有Where子句都基于s的最终值。

正如here 所解释的，发生这种情况是因为在上面的foreach 循环中声明的s 变量在编译器中是这样翻译的：

string s;
while (enumerator.MoveNext())
{
   s = enumerator.Current;
   ...
}

而不是这样：

while (enumerator.MoveNext())
{
   string s;
   s = enumerator.Current;
   ...
}

正如here 指出的那样，在循环外声明变量并没有性能优势，在正常情况下，我能想到这样做的唯一原因是，如果您打算在循环：

string s;
while (enumerator.MoveNext())
{
   s = enumerator.Current;
   ...
}
var finalString = s;

但是，foreach 循环中定义的变量不能在循环外使用：

foreach(string s in strings)
{
}
var finalString = s; // won't work: you're outside the scope.

因此，编译器声明变量的方式使其极易出现通常难以发现和调试的错误，同时不会产生明显的好处。

有没有什么你可以用foreach循环做的事情，如果它们是用内部范围的变量编译的，你就做不到，或者这只是在匿名方法和lambda表达式可用之前做出的任意选择还是普通的，从那以后没有修改过？

Answer 1

受此困扰，我习惯于将本地定义的变量包含在最内层范围内，我用它来转移到任何闭包。在您的示例中：

foreach (var s in strings)
    query = query.Where(i => i.Prop == s); // access to modified closure

我愿意：

foreach (var s in strings)
{
    string search = s;
    query = query.Where(i => i.Prop == search); // New definition ensures unique per iteration.
}        

一旦你养成了这个习惯，你就可以在非常极少数情况下避免它，你实际上打算绑定到外部范围。老实说，我认为我从来没有这样做过。

Answer 2

Eric Lippert 在他的博文Closing over the loop variable considered harmful 及其后续文章中彻底涵盖了您的问题。

对我来说，最有说服力的论点是每次迭代都有新变量会与for(;;) 样式循环不一致。您是否希望在for (int i = 0; i < 10; i++) 的每次迭代中都有一个新的int i？

这种行为最常见的问题是对迭代变量进行闭包，它有一个简单的解决方法：

foreach (var s in strings)
{
    var s_for_closure = s;
    query = query.Where(i => i.Prop == s_for_closure); // access to modified closure

我关于这个问题的博文：Closure over foreach variable in C#。

Answer 3

编译器声明变量的方式使其极易出现通常难以发现和调试的错误，同时不会产生明显的好处。

您的批评完全有道理。

我在这里详细讨论这个问题：

Closing over the loop variable considered harmful

是否可以通过这种方式对 foreach 循环执行某些操作，而如果它们是使用内部作用域变量编译的，您就无法做到这一点？或者这只是在匿名方法和 lambda 表达式可用或常见之前做出的任意选择，并且从那时起就没有修改过？

后者。 C# 1.0 规范实际上并没有说明循环变量是在循环体内部还是外部，因为它没有明显的区别。在 C# 2.0 中引入闭包语义时，选择将循环变量放在循环之外，与“for”循环一致。

我认为可以公平地说，所有人都对这个决定感到遗憾。这是 C# 中最糟糕的“陷阱”之一，我们将采取重大更改来修复它。在 C# 5 中，foreach 循环变量将在逻辑上在内部循环体，因此闭包每次都会得到一个新的副本。

for 循环不会更改，更改不会“向后移植”到以前的 C# 版本。因此，您在使用此成语时应继续小心。

Answer 4

在 C# 5.0 中，此问题已得到修复，您可以关闭循环变量并获得预期的结果。

语言规范说：

8.8.4 foreach 语句

(...)

形式的foreach语句

foreach (V v in x) embedded-statement

然后扩展为：

{
  E e = ((C)(x)).GetEnumerator();
  try {
      while (e.MoveNext()) {
          V v = (V)(T)e.Current;
          embedded-statement
      }
  }
  finally {
      … // Dispose e
  }
}

(...)

v 在 while 循环中的位置对于它的作用很重要 由发生在 嵌入式语句。例如：

int[] values = { 7, 9, 13 };
Action f = null;
foreach (var value in values)
{
    if (f == null) f = () => Console.WriteLine("First value: " + value);
}
f();

如果 v 在 while 循环之外声明，它将被共享 在所有迭代中，它在 for 循环之后的值将是 最终值13，这是f 的调用将打印的内容。 相反，因为每次迭代都有自己的变量v，所以 f 在第一次迭代中捕获的值将继续保持 7，这就是将要打印的内容。 （注意：早期版本的 C# 在 while 循环之外声明 v。)