闭包变量存储在哪里？

Question

这是一篇关于Eric Lippert的文章"不要在循环变量上使用闭包"。阅读起来很有意思，Eric解释了为什么在这段代码之后，所有的函数都会返回v中最后一个值：

 var funcs = new List<Func<int>>();
 foreach (var v in values)
 {
    funcs.Add(() => v);
 }

正确的版本应该是：

 foreach (var v in values)
 {
    int v2 = v;
    funcs.Add(() => v2);
 }

现在我的问题是，这些捕获的“v2”变量是如何存储的，存储在哪里。根据我对堆栈的理解，所有这些v2变量都将占用同一块内存。

我最初的想法是装箱，每个函数成员保留对装箱v2的引用。但这不能解释第一个情况。

- H H

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好的，在阅读了我的问题后，我认为可以这样解释：在第一个版本中，v 被装箱一次并且引用被重复使用。但是我想看到一个更权威的答案。 - H H

Answer 1

通常情况下，变量v2会在代码块开始时在堆栈上分配一些空间。在代码块结束时（即迭代结束时），堆栈会被回卷（我描述的是逻辑情况，而不是优化后的实际行为）。因此，每个v2实际上都是与上一次迭代不同的v2，尽管它最终会占用相同的内存位置。

然而，编译器发现v2被lambda创建的匿名函数使用。编译器所做的是提升v2变量。编译器创建一个新的类，其中包含一个Int32字段来保存v2的值，它没有在堆栈上分配位置。它还将匿名函数作为这个新类型的方法。（为简单起见，我将这个无名类称为“Thing”）。

在每次迭代中，都会创建一个“Thing”的新实例，并且当给v2赋值时，实际上是分配了Int32字段，而不仅仅是堆栈内存中的指针。匿名函数表达式（lambda）现在将返回一个委托，该委托具有非空实例对象引用，此引用将指向“Thing”的当前实例。

当调用匿名函数的委托时，它将作为“Thing”实例的实例方法执行。 因此，v2可用作成员字段，并且将具有在创建此“Thing”实例期间赋予它的值。

- AnthonyWJones

Answer 2

在Neil和Anthony的回答之后，这里举例说明可能在两种情况下自动生成的代码。

（请注意，这只是为了演示原理，实际编译器生成的代码不会完全像这样。如果您想查看真实的代码，则可以使用Reflector查看。）

// first loop
var captures = new Captures();
foreach (var v in values)
{
    captures.Value = v;
    funcs.Add(captures.Function);
}

// second loop
foreach (var v in values)
{
    var captures = new Captures();
    captures.Value = v;
    funcs.Add(captures.Function);
}

// ...

private class Captures
{
    public int Value;

    public int Function()
    {
        return Value;
    }
}

- LukeH