• 对C# foreach语法糖的思考
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 本文的知识点其实由golang知名的for循环陷阱发散而来, 对应到我的主力语言C#, 其实牵涉到闭包、foreach。为了便于理解,我重新组织了语言,以倒叙结构行文。

先给大家提炼出一个C#题:观察for、foreach闭包的差异

左边输出 5个5;右边输出0,1,2,3,4, 答对的、不屑看题的同学都可以出门右转了。
闭包是在词法环境中捕获自由变量的头等函数, 题中关键是捕获的自由变量。
这里面有3个关键名词,希望大家重视,可以围观我之前的 👇新来的总监,把C#闭包讲得那叫一个透彻[1]。

demo1
.for循环内闭包,局部变量i是被头等函数引用的自由变量;相对于每个头等函数,i是全局变量;
.闭包捕获变量i的时空和 闭包执行的时空不是一个时空;
.所有闭包执行时,捕获的都是变量i,所以执行输出的都是i++最后的5。
这也是C#闭包的陷阱, 通常应对方式是循环内使用一个局部变量解构每个闭包与(相对全局)变量i的关系。
 var t1 = new List<Action>();
        for (int i = 0; i < 5; i++)
        {
         // 使用局部变量解绑闭包与全局自由变量i的关系,现在自由变量是局部变量j了。
            var j = i;
            var func = (() =>
            {
                Console.WriteLine(j);
            });
            t1.Add(func);
        }
        foreach (var item in t1)
        {
            item();
        }
demo2
foreach内闭包,为什么能输出预期的0,1,2,3,4。聪明的读者可以猜想,是不是foreach在循环迭代时 ,给我们搞出了局部变量j,帮我们解构了闭包与全局自由变量i多对1的关系。foreach的底层实现有赖于IEnumerable和IEnumerator两个接口的实现、但是怎么用这个两个接口,还需要看foreach伪代码,  

C# foreach foreach (V v in x) «embedded_statement»被翻译成下面代码:
{
    E e = ((C)(x)).GetEnumerator();
    try
    {
        while (e.MoveNext())
        {
            V v = (V)(T)e.Current; // 注意, 变量v的定义是在循环体内
            «embedded_statement»
        }
    }
    finally
    {
        ... // Dispose e
    }
}
请注意注释,变量v的定义是在while循环内部, 因此使用foreach迭代时,每个闭包捕获的都是局部的自由变量, 因此foreach闭包执行能输出0,1,2,3,4。如果变量V v定义在while语言上方,那么效果就和for循环一样了。这是for循环/foreach迭代一个很有意思的差异。再来看看引发我思考的Golang的for循环陷阱, Golang只有for循环,没有while,foreach关键字。 
package main

import "fmt"

var slice []func()
//for循环产生闭包切片
func main() {
 sli := []int{1, 2, 3, 4, 5}
 for _, v := range sli {
  fmt.Println(&v, v)
  slice = append(slice, func() {
   fmt.Println(v) 
  })
 }

 for _, val := range slice {
  val()
 }
}
--- output ---
0xc00001c098 1
0xc00001c098 2
0xc00001c098 3
0xc00001c098 4
0xc00001c098 5
5
5
5
5
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golang for循环作用在切片上,使用姿势类似于C#的 foreach,但是内核却是c# for循环。每个闭包引用的都是(相对全局的)自由变量v,最终闭包拿到的是一个变量的最终值。应对这种陷阱的思路,依旧是使用循环内局部变量去解构闭包与(相对全局)z自由变量v的关系。

画外音
本文其实内容很多:
闭包:是在词法环境中捕获自由变量的头等函数
foreach 语法糖:依赖于IEnumerable和IEnumerator 接口实现,同时 foreach每次迭代使用的是块内局部变量, for循环变量是相对的全局变量, 也正是这个差异,导致了投票题的结果。
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