为啥在 lambda 表达式中使用迭代变量不好

Posted 2023-03-30

【中文标题】为啥在 lambda 表达式中使用迭代变量不好

【英文标题】：Why is it bad to use an iteration variable in a lambda expression为什么在 lambda 表达式中使用迭代变量不好

【发布时间】：2010-09-18 16:11:30

【问题描述】：

我只是在写一些快速代码，并注意到这个编译器错误

在 lambda 表达式中使用迭代变量可能会产生意想不到的结果。 相反，在循环中创建一个局部变量，并为其分配迭代变量的值。

我知道这意味着什么，我可以轻松修复它，这没什么大不了的。 但我想知道为什么在 lambda 中使用迭代变量是个坏主意？ 我以后会引起什么问题？

【问题讨论】：

相关：***.com/questions/190227/…

如果你给出一个实际工作的例子/给出正确的结果会更好！例如，在这里查看结果pastebin.com/raw/FghmXkby 这是不对的.. 始终是相同的错误结果。

一个非常直观的实现，有 500,000 个问题和 9,000 篇关于它的博客文章......这是什么，C++？

【参考方案1】：

假设您在这里指的是 C#。

这是因为编译器实现闭包的方式。使用迭代变量 can 会导致访问修改后的闭包出现问题（请注意，我说“不能”不是“将”导致问题，因为有时它不会发生，具体取决于方法中的其他内容，有时您实际上想访问修改后的闭包）。

更多信息：

http://blogs.msdn.com/abhinaba/archive/2005/10/18/482180.aspx

更多信息：

http://blogs.msdn.com/oldnewthing/archive/2006/08/02/686456.aspx

http://blogs.msdn.com/oldnewthing/archive/2006/08/03/687529.aspx

http://blogs.msdn.com/oldnewthing/archive/2006/08/04/688527.aspx

【讨论】：

这不是“每个方法一个闭包”——它比这更复杂。

是的，我意识到读起来很糟糕——我试图快速解释这种情况（雷蒙德解释得更深入）。删除了冒犯性的短语，以便人们可以查看更多信息链接。

看起来链接已经失效，但您仍然可以在这里找到它们：devblogs.microsoft.com/oldnewthing/2006/08/page/4，“匿名方法的实现及其后果”（Raymond Chen / Old New Thing Blog）部分1 , 2, 3

【参考方案2】：

考虑这段代码：

List<Action> actions = new List<Action>();

for (int i = 0; i < 10; i++)

    actions.Add(() => Console.WriteLine(i));


foreach (Action action in actions)

    action();

您希望这会打印什么？显而易见的答案是 0...9 - 但实际上它打印了 10、10 次。这是因为只有一个变量被所有代表捕获。正是这种出乎意料的行为。

编辑：我刚刚看到您在谈论 VB.NET 而不是 C#。我相信 VB.NET 有更复杂的规则，因为变量在迭代中保持其值的方式。 This post by Jared Parsons 提供了一些有关所涉及的困难类型的信息 - 尽管它是从 2007 年开始的，因此从那时起实际行为可能已经改变。

【讨论】：

简而言之：循环时不需要对 lambda 进行评估，当调用它们时，迭代变量可能超出范围、未分配或具有最终值（甚至超出循环限制）。

@BertuPG：你想到的两个词是哪个？ ;)

@Joh：哦...是的...所以让我用“短语”替换“单词”^^

我闻到了一个面试问题。 :-)

我注意到 VB 会显示问题中提到的警告，但 C# 不会（使用 VS2015 和 .NET 4.5.2）尽管行为相同（10 次、10 次）。不确定是否一直如此？

【参考方案3】：

.NET 中的闭包理论

Local variables: scope vs. lifetime (plus closures)（2010 年存档）

（强调我的）

在这种情况下，我们使用了闭包。闭包只是一种位于方法之外的特殊结构，其中包含需要由其他方法引用的局部变量。 当查询引用一个局部变量（或参数）时，该变量被闭包捕获，并且对该变量的所有引用都被重定向到闭包。

当您考虑闭包如何在 .NET 中工作时，我建议您牢记这些要点，这是设计人员在实现此功能时必须使用的内容：

请注意，“变量捕获”和 lambda 表达式不是 IL 功能，VB.NET（和 C#）必须使用现有工具（在本例中为类和 Delegates）来实现这些功能。 或者换一种说法，局部变量实际上不能在其范围之外持久化。该语言所做的只是使其看起来像他们可以做到的那样，但这并不是一个完美的抽象。 Func(Of T)（即Delegate）实例无法存储传递给它们的参数。 虽然，Func(Of T) 确实存储了该方法所属的类的实例。这是 .NET 框架用来“记住”传递给 lambda 表达式的参数的途径。

让我们来看看吧！

示例代码：

假设你写了一些这样的代码：

' Prints 4,4,4,4
Sub VBDotNetSample()
    Dim funcList As New List(Of Func(Of Integer))

    For indexParameter As Integer = 0 To 3
        'The compiler says:
        '   Warning     BC42324 Using the iteration variable in a lambda expression may have unexpected results.  
        '   Instead, create a local variable within the loop and assign it the value of the iteration variable

        funcList.Add(Function()indexParameter)

    Next

    
    For Each lambdaFunc As Func(Of Integer) In funcList
        Console.Write($"lambdaFunc()")

    Next

End Sub

您可能希望代码打印 0,1,2,3，但实际上打印的是 4,4,4,4，这是因为 indexParameter 已在 Sub VBDotNetSample() 的范围内“捕获” s 范围，而不是在For 循环范围内。

反编译示例代码

就个人而言，我真的很想看看编译器为此生成了什么样的代码，所以我继续使用 JetBrains DotPeek。我将编译器生成的代码手动翻译回 VB.NET。

我的评论和变量名。代码在不影响代码行为的情况下略有简化。

Module Decompiledcode
    ' Prints 4,4,4,4
    Sub CompilerGenerated()

        Dim funcList As New List(Of Func(Of Integer))
        
        '***********************************************************************************************
        ' There's only one instance of the closureHelperClass for the entire Sub
        ' That means that all the iterations of the for loop below are referencing
        ' the same class instance; that means that it can't remember the value of Local_indexParameter
        ' at each iteration, and it only remembers the last one (4).
        '***********************************************************************************************
        Dim closureHelperClass As New ClosureHelperClass_CompilerGenerated

        For closureHelperClass.Local_indexParameter = 0 To 3

            ' NOTE that it refers to the Lambda *instance* method of the ClosureHelperClass_CompilerGenerated class, 
            ' Remember that delegates implicitly carry the instance of the class in their Target 
            ' property, it's not just referring to the Lambda method, it's referring to the Lambda
            ' method on the closureHelperClass instance of the class!
            Dim closureHelperClassMethodFunc As Func(Of Integer) = AddressOf closureHelperClass.Lambda
            funcList.Add(closureHelperClassMethodFunc)
        
        Next
        'closureHelperClass.Local_indexParameter is 4 now.

        'Run each stored lambda expression (on the Delegate's Target, closureHelperClass)
        For Each lambdaFunc As Func(Of Integer) in funcList      
            
            'The return value will always be 4, because it's just returning closureHelperClass.Local_indexParameter.
            Dim retVal_AlwaysFour As Integer = lambdaFunc()

            Console.Write($"retVal_AlwaysFour")

        Next

    End Sub

    Friend NotInheritable Class ClosureHelperClass_CompilerGenerated
        ' Yes the compiler really does generate a class with public fields.
        Public Local_indexParameter As Integer

        'The body of your lambda expression goes here, note that this method
        'takes no parameters and uses a field of this class (the stored parameter value) instead.
        Friend Function Lambda() As Integer
            Return Me.Local_indexParameter

        End Function

    End Class

End Module

注意Sub CompilerGenerated 的整个主体中只有一个closureHelperClass 实例，因此该函数无法打印中间的For 循环索引值0、1、2、3（没有地方存储这些值）。该代码只打印了 4，即最终索引值（在 For 循环之后）四次。

脚注：

在这篇文章中隐含了“截至 .NET 4.6.1”，但在我看来，这些限制不太可能发生巨大变化；如果您发现无法重现这些结果的设置，请给我留言。

“但是 jrh，你为什么发布迟到的答案？”

这篇文章中链接的页面要么丢失，要么乱七八糟。 在这个带有 vb.net 标记的问题上没有 vb.net 答案，截至撰写本文时，有一个 C#（错误语言）答案和一个仅链接的答案（带有 3 个死链接）。

【讨论】：

仅供参考，如果其他人在玩代码，并且当您重命名 closureHelperClass 时您会遇到桌面崩溃，看起来就像是 due to a bug in Visual Studio，使用重命名/重构时经常保存！