C#面试常考随笔9：什么是闭包？

最简单的例子：

Lambda可以访问Lambda表达式块外部的变量，叫闭包。

定义

闭包是指有权访问另一个函数作用域中的变量的函数。即使该函数已经执行完毕，其作用域内的变量也不会被销毁，而是会被闭包所捕获并保留，供闭包函数后续使用。

形成条件

• 嵌套函数：在一个函数内部定义另一个函数。
• 内部函数引用外部函数的变量：内部函数使用了外部函数作用域中的变量。

作用

• 数据封装和隐藏：可以将变量封装在闭包内部，外部无法直接访问这些变量，从而实现数据的隐藏和保护。
• 实现函数状态的持久化：闭包可以记住其创建时的环境，即使外部函数执行完毕，闭包仍然可以访问和修改外部函数作用域内的变量，实现函数状态的持久化。

C# 中的闭包示例

using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        // 调用 OuterFunction 方法，得到一个闭包函数
        Func<int> counter = OuterFunction();

        // 多次调用闭包函数
        Console.WriteLine(counter()); // 输出: 1
        Console.WriteLine(counter()); // 输出: 2
        Console.WriteLine(counter()); // 输出: 3
    }

    static Func<int> OuterFunction()
    {
        int count = 0;

        // 定义内部函数，形成闭包
        Func<int> innerFunction = () =>
        {
            count++;
            return count;
        };

        return innerFunction;
    }
}

在上述示例中，OuterFunction 是外部函数，它内部定义了一个变量 count 和一个 Lambda 表达式（内部函数）。这个 Lambda 表达式引用了外部函数的 count 变量，从而形成了闭包。当 OuterFunction 执行完毕后，返回了这个闭包函数。每次调用这个闭包函数时，都会访问并修改 count 变量的值，实现了计数功能。

闭包的优缺点

优点

• 数据持久化：如上述示例所示，闭包可以让变量的值始终保持在内存中，方便后续使用。
• 封装性：闭包可以将数据和操作封装在一起，对外提供统一的接口，提高代码的可维护性和安全性。
• 实现回调和事件处理：在异步编程、事件处理等场景中，闭包可以方便地传递上下文信息，确保回调函数能够访问所需的数据。

缺点

• 内存占用：由于闭包会持有对外部变量的引用，可能会导致这些变量无法被垃圾回收，从而增加内存占用。如果闭包使用不当，可能会造成内存泄漏。
• 性能开销：闭包的创建和调用可能会带来一定的性能开销，尤其是在频繁创建闭包的情况下。