迭代器的 Lambda 捕获问题？答案

【问题标题】：Lambda capture problem with iterators?迭代器的 Lambda 捕获问题？
【发布时间】：2011-10-30 17:38:08
【问题描述】：

抱歉，如果这个问题已经被问过，但假设我们有这段代码（我用 Mono 2.10.2 运行它并用 gmcs2.10.2.0 编译）：

using System;

public class App {
    public static void Main(string[] args) {
        Func<string> f = null;
        var strs = new string[]{
            "foo",
            "bar",
            "zar"
        };

        foreach (var str in strs) {
            if ("foo".Equals(str)) 
                f = () => str;
        }
        Console.WriteLine(f());     // [1]: Prints 'zar'

        foreach (var str in strs) {
            var localStr = str;
            if ("foo".Equals(str))
                f = () => localStr;
        }
        Console.WriteLine(f());     // [2]: Prints 'foo'

        { int i = 0;
        for (string str; i < strs.Length; ++i) {
            str = strs[i];
            if ("foo".Equals(str)) 
                f = () => str;
        }}
        Console.WriteLine(f());     // [3]: Prints 'zar'
    }
}

[1] 打印与[3] 相同似乎是合乎逻辑的。但老实说，我以某种方式期望它与[2] 打印相同。我不知何故相信[1] 的实现会更接近[2]。

问题：任何人都可以提供对规范的参考，其中准确地说明了 [1] 中的 lambda 是如何捕获 str 变量（或者甚至是迭代器）的。 p>

我想我正在寻找的是 foreach 循环的确切实现。

【问题讨论】：

标签： c# lambda scope closures

【解决方案1】：

在循环 1 和 3 中发生以下情况：

当前值分配给变量str。它始终是同一个变量，只是在每次迭代中具有不同的值。此变量由 lambda 捕获。由于 lambda 在循环结束后执行，因此它具有数组中最后一个元素的值。

在循环 2 中发生以下情况：

当前值被分配给一个新变量localStr。获得分配值的始终是一个新变量。这个新变量被 lambda 捕获。因为循环的下一次迭代创建了一个新变量，所以捕获的变量的值没有改变，因此它输出“foo”。

【讨论】：

【解决方案2】：

1 / 3 和 2 之间的核心区别在于被捕获变量的生命周期。在 1 和 3 中，lambda 正在捕获迭代变量 str。在for 和foreach 循环中，循环的生命周期都有一个迭代变量。当 lambda 在循环结束时执行时，它会以最终值执行：zar

在 2 中，您正在捕获一个局部变量，该变量的生命周期是循环的单次迭代。因此，您当时捕获的值是“foo”

我能给你的最好参考是 Eric 关于这个主题的博客文章

http://ericlippert.com/2009/11/12/closing-over-the-loop-variable-considered-harmful-part-one/

【讨论】：

【解决方案3】：

您要求提供对规范的参考；相关位置是第 8.8.4 节，其中指出“foreach”循环相当于：

    V v;
    while (e.MoveNext()) {
        v = (V)(T)e.Current;
        embedded-statement
    }

请注意，值 v 是在 while 循环之外声明的，因此只有一个循环变量。然后被 lambda 关闭。

更新

由于很多人遇到这个问题，C# 设计和编译器团队将 C# 5 更改为具有这些语义：

    while (e.MoveNext()) {
        V v = (V)(T)e.Current;
        embedded-statement
    }

然后具有预期的行为 - 您每次都关闭不同的变量。从技术上讲，这是一个突破性的变化，但是依赖于你所经历的奇怪行为的人数希望非常少。

请注意，在这方面，C# 2、3 和 4 现在与 C# 5 不兼容。另请注意，更改仅适用于 foreach，不适用于 for 循环。

详情请见http://ericlippert.com/2009/11/12/closing-over-the-loop-variable-considered-harmful-part-one/。

评论者 abergmeier 说：

C# 是唯一具有这种奇怪行为的语言。

此说法绝对错误。考虑以下 JavaScript：

var funcs = [];
var results = [];
for(prop in { a : 10, b : 20 })
{
  funcs.push(function() { return prop; });
  results.push(funcs[0]());
}

abergmeier，你愿意猜猜results 的内容是什么吗？

【讨论】：

第一个实现与for 循环头部中声明的变量的通常范围一致。但是新的实现试图适应这样一个事实，即人类期望并依赖于不一致的行为（这可能导致难以发现错误——它发生在我身上）。嗯，老实说，我对这个决定有复杂的感觉......
@sinharaj：我也有复杂的感觉。一致性很好，因为它有助于你的直觉。但在这种情况下，一致性违背人们对预期行为的直觉。人们不认为foreach的循环变量是一个变量，他们认为它是一个值。（而且你不能把它当作一个变量；例如，你不能自己写它。）我不想有一种“愚蠢的一致性”，它造成的伤害多于它所防止的伤害。
@Eric：我投票赞成改变。恕我直言，现在的方式与直觉相反。捕获变量的 lambda 在循环内声明，因此人们希望它在那个时间点具有值。然而，这只是一大堆相关问题中的一部分。 var i=0; Action a = () => Debug.Write(i); i = 2; a(); 这里发生了与 i 相同的反直觉变化。我不知道在一个地方改变这种行为是否好，但把它留在另一个地方。
@Daniel：但是这样想：var city = "London"; var q = from c in customers where c.City == city select c; Console.WriteLine(q.First()); city = "Manchester"; Console.WriteLine(q.First());——人们期望这会产生两种不同的结果。 lambda 对变量而不是值是封闭的，它应该观察变量的最新状态。
@Eric：你真的期待这个吗？我不太确定这一点。如果您不知道查询使用延迟执行，则不会。甚至：一旦执行完毕，为什么要突然改变结果？当我开始使用 LINQ 和 lambdas 时，我确实发现了这种奇怪的事情。

【解决方案4】：

谷歌用户

我已经使用这种方法修复了 lambda 错误：

我改变了这个

for(int i=0;i<9;i++)
    btn.OnTap += () => { ChangeCurField(i * 2); };

到这里

for(int i=0;i<9;i++)
{
    int numb = i * 2;
    btn.OnTap += () => { ChangeCurField(numb); };
}

这会强制“numb”变量成为 lambda 的唯一变量，并且在此时生成，而不是在调用/生成 lambda 时生成

【讨论】：