作者 | 小码甲       责编 | 欧阳姝黎

闭包作为前端面试的必考题目，常让1-3年工作经验的JavaScripter感到困惑，其实主流语言都有闭包。

今天我们深入聊一聊[闭包]， 查缺补漏！

1. 以面试题 ·  投石问路 

2. 以C#闭包 ·  庖丁解牛 

3. 跨越语言 ·追本溯源  

   • 头等函数   

   • 自由变量   

   • 词法作用域

4. 答面试题 · 返璞归真

投石问路

调用下面函数，输出结果是什么样呢？

static void Closure1()
{
   for (int i = 0; i < 5; i++)
   {                 
     Task.Run(()=> Console.WriteLine(i));
   }
}
//  输出：
5
5
5
5
5

是不是很意外？如何输出原本预期的 0,1,2,3,4。

bingo， 加一个临时变量就可以解决。

static void Closure2()
{
   for (int i = 0; i < 5; i++)
   {
      int j = i;
      Task.Run(() => Console.WriteLine(j));
   }
}
// 输出:
3
0
1
4
2
//  多次执行的结果不一样，但是总是会保持输出 0,1,2,3,4 的乱序组合

以上闭包概念涉及到 Task任务，理解起来更加复杂，我们来看一个基础的C#闭包。

庖丁解牛

一个闭包就是一个“捕获”了其生成的环境中、所引用的自由变量的函数。
这个被引用的自由变量将和这个函数一同存在，即使已经离开了创造它的环境也不例外。

 static void Closure()
 {
    var x = 1;
    Action action= () =>
      {
         var y = 1;
         var result = x + y;
         Console.WriteLine(result);
         x++;
      };
    action();
    action();
}
   
// 输出:
  2
  3

我们首先定义了一个委托action，它引用了“x”变量（x变量既不是入参，也不是委托内的局部变量）， 这个变量将被action"捕获”，被自动添加到action 的运行环境。

当我们执行action时，原始的“x”已经脱离了它被引用时的作用域环境，但是两次执行能输出2,3 说明它脱离原引用环境仍然能用。

当你在代码调试器（debugger）里观察“action”时，可以看到C#编译器为我们创建了一个Target属性，里面封装了 x 变量：

源码追溯，委托继承自Delegate抽象类，Delegate类有个Target 属性(获取当前委托调用实例方法的实例类） 。
至此可以猜想: 我们每次执行委托，实际是是执行某个匿名类上的实例方法。

都说了闭包是跨越语言的设计， 至少我知道 JavaScript C# Go都有闭包。

追本溯源

闭包是词法闭包的简称，维基百科上是这样定义的：
“在计算机编程中，闭包是在词法环境中绑定自由变量的头等函数”。

头等函数

头等函数( First Class)意味着语言将其视为第一类数据类型的函数, 意味着你可以将函数分配给一个变量(或作为参数传递），然后像正常函数一样调用。

很明显，C#常使用的委托（C#委托的演进：匿名函数-->lambda表达式）是头等函数。

Func<string,string> myFunc = delegate(string var1)
                                {
                                    return "some value";   
                                };
Func<string,string> myFunc = var1 => "some value";  
string myVar = myFunc("something");

自由变量

自由变量是在匿名函数/lambda表达式中被引用的变量，它不是函数的参数也不是函数的局部变量。

var myVar = "this is good";
Func<string,string> myFunc = delegate(string var1)
                                {
                                    return var1 + myVar;   
                                };

词法作用域引用的自由变量，注意，是引用自由变量，并不是使用当时自由变量的值。

☺️通俗点， 就是告知这个变量环境，我这个匿名函数等会执行时要用到这个变量；如果我没被销毁，你不能销毁我引用的自由变量。

我们再回过头来看[投石问路]的面试题。

返璞归真

首先你要知道：循环内开启的Task任务，并不保证执行顺序。

Demo1：输出5,5,5,5,5

这是因为在 for循环内，开启了5个Task任务，每个任务均引用了自由变量i （相对于每个任务执行环境，i 属于全局变量）；
for循环先执行完，i=5， 5个任务输出时自然得到值5。

为什么加上临时变量就能输出"预期"？

Demo2：输出乱序的0,1,2,3,4

这是因为 在for循环内，每次循环j均拷贝自当时的i，每个任务均引用了自由变量 j （每个任务执行环境均维护了一个变量j）；
任务乱序执行时依旧能获取本任务绑定的自由变量j。

有这样的认知，理解JavaScript 闭包也就不难了。

总结

本文屏蔽语言差异，理清了[闭包]的概念核心： 头等函数、自由变量，不仅能帮助我们应对多语种有关闭包的面试题， 也帮助我们了解[闭包]在通用语言中的设计初衷。

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