我遇到了一个关于 C# 的有趣问题。我有如下代码。
List<Func<int>> actions = new List<Func<int>>();
int variable = 0;
while (variable < 5)
{
actions.Add(() => variable * 2);
++ variable;
}
foreach (var act in actions)
{
Console.WriteLine(act.Invoke());
}
我希望它输出 0、2、4、6、8。但是，它实际上输出了 5 个 10。
似乎这是由于所有操作都引用了一个捕获的变量。结果，当它们被调用时，它们都具有相同的输出。
有没有办法绕过这个限制，让每个动作实例都有自己的捕获变量？
是的 - 在循环内获取变量的副本：
while (variable < 5)
{
int copy = variable;
actions.Add(() => copy * 2);
++ variable;
}
您可以将其想象为 C# 编译器每次遇到变量声明时都会创建一个“新”局部变量。事实上，它会创建适当的新闭包对象，如果您在多个范围内引用变量，它会变得复杂（在实现方面），但它可以工作:)
请注意，此问题更常见的情况是使用foror foreach：
for (int i=0; i < 10; i++) // Just one variable
foreach (string x in foo) // And again, despite how it reads out loud
有关这方面的更多详细信息，请参阅 C# 3.0 规范的第 7.14.4.2 节，我关于闭包的文章也有更多示例。
请注意，从 C# 5 编译器及更高版本开始（即使指定 C# 的早期版本）， 的行为发生了foreach变化，因此您不再需要制作本地副本。有关更多详细信息，请参阅此答案。
我相信您正在经历的是被称为 Closure http://en.wikipedia.org/wiki/Closure_(computer_science)的东西。您的 Lamba 引用了一个变量，该变量的范围在函数本身之外。在调用它之前，不会解释您的 lamba，一旦调用它，它将获得变量在执行时的值。
在幕后，编译器正在为您的方法调用生成一个代表闭包的类。它为循环的每次迭代使用闭包类的单个实例。代码看起来像这样，这样更容易看出错误发生的原因：
void Main()
{
List<Func<int>> actions = new List<Func<int>>();
int variable = 0;
var closure = new CompilerGeneratedClosure();
Func<int> anonymousMethodAction = null;
while (closure.variable < 5)
{
if(anonymousMethodAction == null)
anonymousMethodAction = new Func<int>(closure.YourAnonymousMethod);
//we're re-adding the same function
actions.Add(anonymousMethodAction);
++closure.variable;
}
foreach (var act in actions)
{
Console.WriteLine(act.Invoke());
}
}
class CompilerGeneratedClosure
{
public int variable;
public int YourAnonymousMethod()
{
return this.variable * 2;
}
}
这实际上不是您示例中的编译代码，但我检查了我自己的代码，这看起来与编译器实际生成的非常相似。
解决此问题的方法是将您需要的值存储在代理变量中，并捕获该变量。
IE
while( variable < 5 )
{
int copy = variable;
actions.Add( () => copy * 2 );
++variable;
}
触发此行为是因为您使用了 lambda 表达式() => variable * 2，其中外部范围variable实际上并未在 lambda 的内部范围中定义。
Lambda 表达式（在 C#3+ 中，以及在 C#2 中的匿名方法）仍然创建实际方法。将变量传递给这些方法会遇到一些难题（按值传递？按引用传递？C# 通过引用进行 - 但这会引发另一个问题，即引用可能比实际变量更有效）。C# 解决所有这些困境的方法是创建一个新的辅助类（“闭包”），其中的字段对应于 lambda 表达式中使用的局部变量，方法对应于实际的 lambda 方法。代码中的任何更改variable实际上都会转换为更改ClosureClass.variable
因此，您的 while 循环会不断更新 ，ClosureClass.variable直到达到 10，然后您的 for 循环将执行所有操作都在相同的ClosureClass.variable.
要获得预期的结果，您需要在循环变量和正在关闭的变量之间创建一个分隔符。您可以通过引入另一个变量来做到这一点，即：
List<Func<int>> actions = new List<Func<int>>();
int variable = 0;
while (variable < 5)
{
var t = variable; // now t will be closured (i.e. replaced by a field in the new class)
actions.Add(() => t * 2);
++variable; // changing variable won't affect the closured variable t
}
foreach (var act in actions)
{
Console.WriteLine(act.Invoke());
}
您还可以将闭包移动到另一种方法来创建这种分离：
List<Func<int>> actions = new List<Func<int>>();
int variable = 0;
while (variable < 5)
{
actions.Add(Mult(variable));
++variable;
}
foreach (var act in actions)
{
Console.WriteLine(act.Invoke());
}
您可以将 Mult 实现为 lambda 表达式（隐式闭包）
static Func<int> Mult(int i)
{
return () => i * 2;
}
或使用实际的助手类：
public class Helper
{
public int _i;
public Helper(int i)
{
_i = i;
}
public int Method()
{
return _i * 2;
}
}
static Func<int> Mult(int i)
{
Helper help = new Helper(i);
return help.Method;
}
在任何情况下，“闭包”都不是与循环相关的概念，而是与使用局部范围变量的匿名方法/ lambda 表达式有关——尽管循环的一些不小心使用证明了闭包陷阱。
是的，您需要variable在循环内限定范围并以这种方式将其传递给 lambda：
List<Func<int>> actions = new List<Func<int>>();
int variable = 0;
while (variable < 5)
{
int variable1 = variable;
actions.Add(() => variable1 * 2);
++variable;
}
foreach (var act in actions)
{
Console.WriteLine(act.Invoke());
}
Console.ReadLine();
同样的情况也发生在多线程（C# 、.NET 4.0）中。
请参阅以下代码：
目的是按顺序打印1,2,3,4,5。
for (int counter = 1; counter <= 5; counter++)
{
new Thread (() => Console.Write (counter)).Start();
}
输出很有趣！（可能像 21334...）
唯一的解决方案是使用局部变量。
for (int counter = 1; counter <= 5; counter++)
{
int localVar= counter;
new Thread (() => Console.Write (localVar)).Start();
}
for (int n=0; n < 10; n++) //forloop syntax
foreach (string item in foo) foreach syntax
它被称为闭包问题，只需使用一个复制变量，就可以了。
List<Func<int>> actions = new List<Func<int>>();
int variable = 0;
while (variable < 5)
{
int i = variable;
actions.Add(() => i * 2);
++ variable;
}
foreach (var act in actions)
{
Console.WriteLine(act.Invoke());
}
由于这里没有人直接引用ECMA-334：
10.4.4.10 对于语句
对形式的 for 语句进行明确的赋值检查：
for (for-initializer; for-condition; for-iterator) embedded-statement
就像写了语句一样完成：
{
for-initializer;
while (for-condition) {
embedded-statement;
LLoop: for-iterator;
}
}
进一步在规范中，
12.16.6.3 局部变量的实例化
当执行进入变量的范围时，局部变量被认为是实例化的。
[示例：例如，当调用以下方法时，局部变量
x被实例化和初始化 3 次——循环的每次迭代一次。
static void F() {
for (int i = 0; i < 3; i++) {
int x = i * 2 + 1;
...
}
}
但是，将 的声明移到
x循环外会导致 的单个实例化x：
static void F() {
int x;
for (int i = 0; i < 3; i++) {
x = i * 2 + 1;
...
}
}
结束示例]
如果未捕获，则无法准确观察局部变量被实例化的频率——因为实例化的生命周期是不相交的，每个实例化可以简单地使用相同的存储位置。然而，当一个匿名函数捕获一个局部变量时，实例化的效果就变得很明显了。
[示例：示例
using System;
delegate void D();
class Test{
static D[] F() {
D[] result = new D[3];
for (int i = 0; i < 3; i++) {
int x = i * 2 + 1;
result[i] = () => { Console.WriteLine(x); };
}
return result;
}
static void Main() {
foreach (D d in F()) d();
}
}
产生输出：
1
3
5
但是，当 的声明
x移出循环时：
static D[] F() {
D[] result = new D[3];
int x;
for (int i = 0; i < 3; i++) {
x = i * 2 + 1;
result[i] = () => { Console.WriteLine(x); };
}
return result;
}
输出是：
5
5
5
请注意，允许（但不是必需）编译器将三个实例优化为单个委托实例（第 11.7.2 节）。
如果 for 循环声明了一个迭代变量，则该变量本身被认为是在循环之外声明的。[示例：因此，如果更改示例以捕获迭代变量本身：
static D[] F() {
D[] result = new D[3];
for (int i = 0; i < 3; i++) {
result[i] = () => { Console.WriteLine(i); };
}
return result;
}
仅捕获迭代变量的一个实例，这会产生输出：
3
3
3
结束示例]
哦，是的，我想应该提到的是，在 C++ 中不会发生此问题，因为您可以选择是通过值还是通过引用来捕获变量（请参阅：Lambda 捕获）。