C# 如何处理闭包中的变量捕获？

深入理解 C# 闭包中的变量捕获

变量捕获是 C# 闭包中的一个关键方面，它允许封闭函数访问和操作其周围作用域中的变量。本文档深入探讨了变量捕获的工作原理，包括其对值类型和引用类型的影响，以及没有装箱操作。

本质上局部变量是如何被捕获的

与普遍认知相反，变量捕获不仅仅是“编译器魔法”的结果。C# 使用一种策略机制，为闭包创建一个临时的辅助类。从周围作用域捕获的每个变量都在此辅助类中分配一个字段。然后，闭包持有对这个辅助类的引用，从而在其生命周期内访问捕获的变量。

捕获值类型与引用类型

值类型和引用类型以相同的方式被捕获。捕获的值是实际的变量本身，而不管其类型如何。例如，提供的代码中的整数计数器作为辅助类中的 int 字段被捕获。

没有装箱操作

与其他编程语言不同，C# 在捕获值类型时不执行装箱操作。相反，捕获的值直接存储在辅助类的字段中。这种没有装箱操作消除了与托管内存相关的开销，确保了高效的闭包操作。

详细示例

为了说明变量捕获的过程，考虑一个使用 lambda 表达式捕获单个变量的场景：

<code class="language-c#">using System;

class Test
{
    static void Main()
    {
        Action action = CreateShowAndIncrementAction();
        action();
        action();
    }

    static Action CreateShowAndIncrementAction()
    {
        Random rng = new Random();
        int counter = rng.Next(10);
        Console.WriteLine("Initial value for counter: {0}",
                            counter);
        return () =>
        {
            Console.WriteLine(counter);
            counter++;
        };
    }
}</code>

在这个例子中，lambda 表达式从周围的方法捕获 counter 变量。当调用 lambda 时，它通过辅助类实例访问 counter 的捕获值。这允许 lambda 修改 counter 变量，演示了闭包捕获和操作其封闭作用域中变量的能力。

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