你认识的C# foreach语法糖，真的是全部吗？

本文的知识点其实由golang知名的for循环陷阱发散而来，

对应到我的主力语言C#， 其实牵涉到闭包、foreach。为了便于理解，我重新组织了语言，以倒叙结构行文。

先给大家提炼出一个C#题：观察for、foreach闭包的差异

左边输出 5个5； 右边输出0,1,2,3,4， 答对的可以不用看下文了。

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闭包是在词法环境中捕获自由变量的头等函数， 题中关键是捕获的自由变量。

这里面有3个关键名词，希望大家重视，可以围观我之前的新来的总监，把C#闭包讲得那叫一个透彻。

demo1

• for循环内闭包，局部变量i是被头等函数引用的自由变量；相对于每个头等函数，i是全局变量；
• 闭包捕获变量i的时空和 闭包执行的时空不是一个时空；
• 所有闭包执行时，捕获的都是变量i，所以执行输出的都是i++最后的5。

这也是C#闭包的陷阱， 通常应对方式是循环内使用一个局部变量解构每个闭包与(相对全局)变量i的关系。

 var t1 = new List<Action>();
        for (int i = 0; i < 5; i++)
        {
         // 使用局部变量解绑闭包与全局自由变量i的关系,现在自由变量是局部变量j了。
            var j = i;
            var func = (() =>
            {
                Console.WriteLine(j);
            });
            t1.Add(func);
        }
        foreach (var item in t1)
        {
            item();
        }

demo2

foreach内闭包，为什么能输出预期的0,1,2,3,4。

聪明的读者可以猜想，是不是foreach在循环迭代时 ，给我们搞出了局部变量j，帮我们解构了闭包与全局自由变量i多对1的关系。

foreach的底层实现有赖于IEnumerable和IEnumerator两个接口的实现、

这里也有一个永久更新的原创文，IEnumerator、IEnumerable还傻傻分不清楚？

但是怎么用这个两个接口，还需要看foreach伪代码：

C# foreach foreach (V v in x) «embedded_statement»被翻译成下面代码。

{
    E e = ((C)(x)).GetEnumerator();
    try
    {
        while (e.MoveNext())
        {
            V v = (V)(T)e.Current; // 注意这句， 变量v的定义是在循环体内
            «embedded_statement»
        }
    }
    finally
    {
        ... // Dispose e
    }
}

foreach官方信源

请注意注释，变量v的定义是在循环内部， 因此使用foreach迭代时，每个闭包捕获的都是局部的自由变量， 因此foreach闭包执行时输出0,1,2,3,4。

如果变量V v定义在while语言上方，那么效果就和for循环一样了。

这是for循环/foreach迭代一个很有意思的差异。

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以上理解透彻之后，我们再看Golang的for循环陷阱， 也就很容易理解了。

package main

import "fmt"

var slice []func()

func main() {
	sli := []int{1, 2, 3, 4, 5}
	for _, v := range sli {
		fmt.Println(&v, v)
		slice = append(slice, func() {
			fmt.Println(v)
		})
	}

	for _, val := range slice {
		val()
	}
}
--- output ---
0xc00001c098 1
0xc00001c098 2
0xc00001c098 3
0xc00001c098 4
0xc00001c098 5
5
5
5
5
5

golang for循环的使用姿势类似于C#的 foreach， 但是内核却是for循环。

每个闭包引用的都是(相对全局的)自由变量v，最终闭包执行的是同一个变量。

应对这种陷阱的思路，依旧是使用循环内局部变量去解构闭包与相对全局变量v的关系。

另外 闭包 foreach 还能与多线程结合，又有不一样的现象。

画外音

本文其实内容很多：

• 闭包：是在词法环境中捕获自由变量的头等函数
• foreach 语法糖：依赖于IEnumerable和IEnumerator 接口实现，同时 foreach每次迭代使用的是块内局部变量， for循环变量是相对的全局变量， 也正是这个差异，导致了投票题的结果。

每一个知识点都是比较重要且晦涩难懂，篇幅有限，请适时关注文中给出的几个永久更新地址。