解析“60k”大佬的19道C#面试题（下）

# 解析“60k”大佬的19道C#面试题（下） 在上篇中，我解析了前 `10` 道题目，本篇我将尝试解析后面剩下的所有题目。 > 姐妹篇：[解析“60k”大佬的19道C#面试题（上）](https://www.cnblogs.com/sdflysha/p/20200325-19-csharp-interview-question-from-60k-boss-1.html) 这些题目确实不怎么经常使用，因此在后文中，我会提一组我的私房经典“`6k`面试题”，供大家轻松一刻。 ## 先略看题目： 11. 简述 `LINQ` 的 `lazy computation` 机制 12. 利用 `SelectMany` 实现两个数组中元素做笛卡尔集，然后一一相加 13. 请为三元函数实现柯里化 14. 请简述 `ref struct` 的作用 15. 请简述 `ref return` 的使用方法 16. 请利用 `foreach` 和 `ref` 为一个数组中的每个元素加 `1` 17. 请简述 `ref` 、 `out` 和 `in` 在用作函数参数修饰符时的区别 18. 请简述非 `sealed` 类的 `IDisposable` 实现方法 19. `delegate` 和 `event` 本质是什么？请简述他们的实现机制 # 解析： ## 11. 简述 `LINQ` 的 `lazy computation` 机制 `Lazy computation` 是指延迟计算，它可能体现在**解析阶段**的**表达式树**和**求值阶段**的**状态机**两方面。 首先是**解析阶段**的**表达式树**， `C#` 编译器在编译时，它会将这些语句以表达式树的形式保存起来，在求值时， `C#` 编译器会将所有的 `表达式树` 翻译成求值方法（如在数据库中执行 `SQL` 语句）。 其次是**求值阶段**的**状态机**， `LINQ to Objects` 可以使用像 `IEnumemrable` 接口，它本身不一定保存数据，**只有在求值时**，它返回一个迭代器—— `IEnumerator` ，它才会根据 `MoveNext()` / `Value` 来求值。 这两种机制可以确保 `LINQ` 是可以延迟计算的。 ## 12. 利用 `SelectMany` 实现两个数组中元素做笛卡尔集，然后一一相加 ``` csharp // 11. 利用 `SelectMany` 实现两个数组中元素的两两相加 int[] a1 = { 1, 2, 3, 4, 5 }; int[] a2 = { 5, 4, 3, 2, 1 }; a1 .SelectMany(v => a2, (v1, v2) => $"{v1}+{v2}={v1 + v2}") .Dump(); ``` 解析与说明：大多数人可能只了解 `SelectMany` 做一转多的场景（两参数重载，类似于 `flatMap` ），但它还提供了这个三参数的重载，可以允许你做多对多——笛卡尔集。因此这些代码实际上可以用如下 `LINQ` 表示： ``` csharp from v1 in a1 from v2 in a2 select $"{v1}+{v2}={v1 + v2}" ``` 执行效果完全一样。 ## 13. 请为三元函数实现柯里化 解析：柯里化是指将 `f(x, y)` 转换为 `f(x)(y)` 的过程，三元和二元同理： ``` csharp Func op3 = (a, b, c) => (a - b) * c; Func op11 = a => b => c => (a - b) * c; op3(4, 2, 3).Dump(); // 6 op11(4)(2)(3).Dump(); // 6 ``` 通过实现一个泛型方法，实现**通用的**三元函数柯里化： ``` csharp Func Currylize3(Func op) { return a => b => c => op(a, b, c); } // 测试代码： var op12 = Currylize3(op3); op12(4)(2)(3).Dump(); // (4-2)x3=6 ``` > 现在了解为啥 `F#` 签名也能不用写参数了吧，因为参数确实太长了😂 ## 14. 请简述 `ref struct` 的作用 `ref struct` 是 `C# 7.2` 发布的新功能，主要是为了配合 `Span` ，防止 `Span` 被误用。 为什么会被误用呢？因为 `Span` 表示一段连续、固定的内存，可供托管代码和非托管代码访问（不需要额外的 `fixed` ）这些内存可以从 `stackalloc` 中来，也能从 `fixed` 中获取托管的位置，也能通过 `Marshal.AllocHGlobal()` 等方式直接分配。这些内存**应该**是固定的、不能被托管堆移动。但之前的代码并不能很好地确保这一点，因此添加了 `ref struct` 来确保。 基于**不被托管堆管理**这一点，我们可以总结出以下结论： 01. 不能对 `ref struct` 装箱（因为装箱就变成引用类型了）——包括不能转换为 `object` 、 `dynamic` 02. 禁止实现任何接口（因为接口是引用类型） 03. 禁止在 `class` 和 `struct` 中使用 `ref struct` 做成员或自动属性（因为禁止随意移动，因此不能放到托管堆中。而引用类型、 `struct` 成员和自动属性都可能是在托管内存中） 04. 禁止在迭代器（ `yield` ）中使用 `ref struct` （因为迭代器本质是状态机，状态机是一个引用类型） 05. 在 `Lambda` 或 `本地函数` 中使用（因为 `Lambda` / `本地函数` 都是闭包，而闭包会生成一个引用类型的类） > 以前常有一个疑问，我们常常说值类型在栈中，引用类型在堆中，那**放在引用类型中的值类型成员，内存在哪？（在堆中，但必须要拷到栈上使用）** > > 加入了 `ref struct` ，就再也没这个问题了。 ## 15. 请简述 `ref return` 的使用方法 这也是个类似的问题， `C#` 一直以来就有 `值类型` ，我们常常类比 `C++` 的类型系统（只有值类型），它天生有性能好处，但 `C#` 之前**很容易产生没必要的复制**——导致 `C#` 并没有很好地享受 `值类型` 这一优点。 因此 `C# 7.0` 引入了 `ref return` ，然后又在 `C# 7.3` 引入了 `ref` 参数可被赋值。 使用示例： ``` csharp Span values = stackalloc int[10086]; values[42] = 10010; int v1 = SearchValue(values, 10010); v1 = 10086; Console.WriteLine(values[42]); // 10010 ref int v = ref SearchRefValue(values, 10010); v = 10086; Console.WriteLine(values[42]); // 10086; ref int SearchRefValue(Span span, int value) { for (int i = 0; i < span.Length; ++i) { if (span[i] == value) return ref span[i]; } return ref span[0]; } int SearchValue(Span span, int value) { for (int i = 0; i < span.Length; ++i) { if (span[i] == value) return span[i]; } return span[0]; } ``` 注意事项： 01. 参数可以用 `Span` 或者 `ref T` 02. 返回的时候使用 `return ref val` 03. 注意返回值需要加 `ref` 04. 在赋值时，等号两边的变量，**都**需要加 `ref` 关键字（ `ref int v1 = ref v2` ） > 其实这个 `ref` 就是 `C/C++` 中的指针一样。 ## 16. 请利用 `foreach` 和 `ref` 为一个数组中的每个元素加 `1` ``` csharp int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5}; Console.WriteLine(string.Join(",", arr)); // 1,2,3,4,5 foreach (ref int v in arr.AsSpan()) { v++; } Console.WriteLine(string.Join(",", arr)); // 2,3,4,5,6 ``` 注意 `foreach` 不能用 `var` ，也不能直接用 `int` ，需要 `ref int` ，注意 `arr` 要转换为 `Span` 。 ## 17. 请简述 `ref` 、 `out` 和 `in` 在用作函数参数修饰符时的区别 * `ref` 参数可同时用于输入或输出（变量使用前必须初始化）； * `out` 参数只用于输出（使用前无需初始化）； * `in` 参数只用于输入，它按引用传递，它能确保在使用过程中不被修改（变量使用前必须初始化）； 可以用一个表格来比较它们的区别： | 修饰符/区别 | `ref` | `out` | `in` | 无 | | ----------- | ----- | ----- | ---- | --- | | 是否复制 | ❌ | ❌ | ❌ | ✔ | | 能修改 | ✔ | ✔ | ❌ | ❌ | | 输入 | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ | | 输出 | ✔ | ✔ | ❌ | ❌ | | 需初始化 | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ | > 其实`in`就相当于`C++`中的`const T&`，我多年前就希望`C#`加入这个功能了。 ## 18. 请简述非 `sealed` 类的 `IDisposable` 实现方法 正常`IDisposable`实现只有一个方法即可： ```csharp void Dispose() { // free managed resources... // free unmanaged resources... } ``` 但它的缺点是必须手动调用`Dispose()`或使用`using`方法，如果忘记调用了，系统的垃圾回收器不会清理，这样就会存在资源浪费，如果调用多次，可能会存在问题，因此需要`Dispose`模式。 `Dispose`模式需要关心`C#`的终结器函数（有人称为析构函数，但我不推荐叫这个名字，因为它并不和`constructor`构造函数对应），其最终版应该如下所示： ```csharp class BaseClass : IDisposable { private bool disposed = false; ~BaseClass() { Dispose(disposing: false); } protected virtual void Dispose(bool disposing) { if (disposed) return; if (disposing) { // free managed resources... } // free unmanaged resources... disposed = true; } public void Dispose() { Dispose(disposing: true); GC.SuppressFinalize(this); } } ``` 它有如下要注意的点： 1. 引入`disposed`变量用于判断是否已经回收过，如果回收过则不再回收； 2. 使用`protected virtual`来确保子类的正确回收，注意不是在`Dispose`方法上加； 3. 使用`disposing`来判断是`.NET`的终结器回收还是手动调用`Dispose`回收，终结器回收不再需要关心释放托管内存； 4. 使用`GC.SuppressFinalize(this)`来避免多次调用`Dispose`； 至于本题为什么要关心非`sealed`类，因为`sealed`类不用关心继承，因此`protected virtual`可以不需要。 在子类继承于这类、且有更多不同的资源需要管理时，实现方法如下： ```csharp class DerivedClass : BaseClass { private bool disposed = false; protected override void Dispose(bool disposing) { if (disposed) return; if (disposing) { // free managed resources... } // free unmanaged resources... base.Dispose(disposing); } } ``` 注意： 1. 继承类也需要定义一个新的、不同的`disposed`值，不能和老的`disposed`共用； 2. 其它判断、释放顺序和基类完全一样； 3. 在`继承类`释放完后，调用`base.Dispose(disposing)`来释放`父类`。 ## 19. `delegate` 和 `event` 本质是什么？请简述他们的实现机制 `delegate`和`event`本质**都**是多播委托（`MultipleDelegate`），它用**数组**的形式包装了多个`Delegate`，`Delegate`类和`C`中函数指针有点像，但它们都会保留类型、都保留`this`，因此都是类型安全的。 `delegate`（委托）在定义时，会自动创建一个继承于`MultipleDelegate`的类型，其构造函数为`ctor(object o, IntPtr f)`，第一个参数是`this`值，第二个参数是函数指针，也就是说在委托赋值时，自动创建了一个`MultipleDelegate`的子类。 委托在调用`()`时，编译器会翻译为`.Invoke()`。 注意：`delegate`本身创建的类，**也**是继承于`MultipleDelegate`而非`Delegate`，因此它也能和`事件`一样，可以指定多个响应： ```csharp string text = "Hello World"; Action v = () => Console.WriteLine(text); v += () => Console.WriteLine(text.Length); v(); // Hello World // 11 ``` 注意，`+=`运算符会被编译器会翻译为`Delegate.Combine()`，同样地`-=`运算符会翻译为`Delegate.Remove()`。 `事件`是一种由编译器生成的特殊多播委托，其编译器生成的默认（可自定义）代码，与委托生成的`MultipleDelegate`相比，`事件`确保了`+=`和`-=`运算符的线程安全，还确保了`null`的时候可以被赋值（**而已**）。 # 总结 这些技术平时可能比较冷门，全部能回答正确也并不意味着会有多有用，可能很难有机会用上。 但如果是在开发像 `ASP.NET Core` 那样的超高性能网络服务器、中间件，或者 `Unity 3D` 那样的高性能游戏引擎、或者做一些高性能实时 `ETL` 之类的，就能依靠这些知识，做出比肩甚至超过 `C` / `C++` 的性能，同时还能享受 `C#` / `.NET` 便利性的产品。 > 群里有人戏称面试时出这些题的公司，要么是心太大，要么至少得开 `60k` ，因此本文取名为 `60k大佬` 。 ## 轻松一刻——我的私房.NET后端`6k`面试题： 1. `.NET`的`int`占几字节？ 2. `.NET`的`值类型`和`引用类型`有什么区别？性能方面有何差异？ 3. `List`内部是什么数据结构？ 4. `Dictionary`内部是什么数据结构？ 5. `internal`与`protected`有啥区别？ 6. `string`/`StringBuilder`有啥区别？ 7. 说出常用的`Http`状态码和使用场景； 8. 使用`Entity Framework`有哪些提高性能的技巧？ 9. `jwt`（json web token）是什么，由哪些部分组成？ 10. 计算`DateTime`类型需占用多少字节（需计算过程） 喜欢的朋友请关注我的微信公众号：【DotNet骚操作】