解析“60k”大佬的19道C#面試題（上）

先略看題目：

請簡述?async函數的編譯方式

請簡述?Task狀態機的實現和工作機制

請簡述?await的作用和原理，并說明和?GetResult()有什么區別

Task和?Thread有區別嗎？如果有請簡述區別

簡述?yield的作用

利用?IEnumerable<T>實現斐波那契數列生成

簡述?stackless coroutine和?stackful coroutine的區別，并指出?C#的?coroutine是哪一種

請簡述?SelectMany的作用

請實現一個函數?Compose用于將多個函數復合

實現?Maybe<T>?monad，并利用?LINQ實現對?Nothing（空值）和?Just（有值）的求和

簡述?LINQ的?lazy computation機制

利用?SelectMany實現兩個數組中元素的兩兩相加

請為三元函數實現柯里化

請簡述?refstruct的作用

請簡述?refreturn的使用方法

請利用?foreach和?ref為一個數組中的每個元素加?1

請簡述?ref、?out和?in在用作函數參數修飾符時的區別

請簡述非?sealed類的?IDisposable實現方法

delegate和?event本質是什么？請簡述他們的實現機制

沒錯，這是一位來自【廣州.NET技術俱樂部】微信群的偏?ProgrammingLanguages（?編程語言開發科學）的大佬，本文我將斗膽回答一下這些題目????。

由于這些題目（對我來說）比較難，因此我這次只斗膽回答前?10道題，發作上篇，另外一半的題目再等我慢慢查閱資料，另行回答????。

解析：

1. 請簡述?async函數的編譯方式

async/?await是?C# 5.0推出的異步代碼編程模型，其本質是編譯為狀態機。只要函數前帶上?async，就會將函數轉換為狀態機。

2. 請簡述?Task狀態機的實現和工作機制

CPS全稱是?ContinuationPassingStyle，在?.NET中，它會自動編譯為：

將所有引用的局部變量做成閉包，放到一個隱藏的?狀態機的類中；

將所有的?await展開成一個狀態號，有幾個?await就有幾個狀態號；

每次執行完一個狀態，都重復回調?狀態機的?MoveNext方法，同時指定下一個狀態號；

MoveNext方法還需處理線程和異常等問題。

3. 請簡述?await的作用和原理，并說明和?GetResult()有什么區別

從狀態機的角度出發，?await的本質是調用?Task.GetAwaiter()的?UnsafeOnCompleted(Action)回調，并指定下一個狀態號。

從多線程的角度出發，如果?await的?Task需要在新的線程上執行，該狀態機的?MoveNext()方法會立即返回，此時，主線程被釋放出來了，然后在?UnsafeOnCompleted回調的?action指定的線程上下文中繼續?MoveNext()和下一個狀態的代碼。

而相比之下，?GetResult()就是在當前線程上立即等待?Task的完成，在?Task完成前，當前線程不會釋放。

注意：?Task也可能不一定在新的線程上執行，此時用?GetResult()或者?await就只有會不會創建狀態機的區別了。

4.?Task和?Thread有區別嗎？如果有請簡述區別

Task和?Thread都能創建用多線程的方式執行代碼，但它們有較大的區別。

Task較新，發布于?.NET4.5，能結合新的?async/await代碼模型寫代碼，它不止能創建新線程，還能使用線程池（默認）、單線程等方式編程，在?UI編程領域，?Task還能自動返回?UI線程上下文，還提供了許多便利?API以管理多個?Task，用表格總結如下：

區別TaskThread

.NET版本	4.5	1.1
async/await	支持	不支持
創建新線程	支持	支持
線程池/單線程	支持	不支持
返回主線程	支持	不支持
管理API	支持	不支持

TL;DR就是，用?Task就對了。

5. 簡述?yield的作用

yield需配合?IEnumerable<T>一起使用，能在一個函數中支持多次（不是多個）返回，其本質和?async/await一樣，也是狀態機。

如果不使用?yield，需實現?IEnumerable<T>，它只暴露了?GetEnumerator<T>，這樣確保?yield是可重入的，比較符合人的習慣。

注意，其它的語言，如?C++/?Java/?ES6實現的?yield，都叫?generator（生成器），這相當于?.NET中的?IEnumerator<T>（而不是?IEnumerable<T>）。這種設計導致?yield不可重入，只要其迭代過一次，就無法重新迭代了，需要注意。

6. 利用?IEnumerable<T>實現斐波那契數列生成

IEnumerable<int> GenerateFibonacci(int n) {if (n >= 1) yield return 1;int a = 1, b = 0;for (int i = 2; i <= n; ++i){int t = b;b = a;a += t;yield return a;} }

7. 簡述?stackless coroutine和?stackful coroutine的區別，并指出?C#的?coroutine是哪一種

stackless和?stackful對應的是協程中棧的內存，?stackless表示棧內存位置不固定，而?stackful則需要分配一個固定的棧內存。

在?繼續執行（?Continuation/?MoveNext()）時，?stackless需要編譯器生成代碼，如閉包，來自定義?繼續執行邏輯；而?stackful則直接從原棧的位置?繼續執行。

性能方面，?stackful的中斷返回需要依賴控制?CPU的跳轉位置來實現，屬于騷操作，會略微影響?CPU的分支預測，從而影響性能（但影響不算大），這方面?stackless無影響。

內存方面，?stackful需要分配一個固定大小的棧內存（如?4kb），而?stackless只需創建帶一個狀態號變量的狀態機，?stackful占用的內存更大。

騷操作方面，?stackful可以輕松實現完全一致的遞歸/異常處理等，沒有任何影響，但?stackless需要編譯器作者高超的技藝才能實現（如?C#的作者），注意最初的?C# 5.0在?try-catch塊中是不能寫?await的。

和已有組件結合/框架依賴方面，?stackless需要定義一個狀態機類型，如?Task<T>/?IEnumerable<T>/?IAsyncEnumerable<T>等，而?stackful不需要，因此這方面?stackless較麻煩。

Go屬于?stackful，因此每個?goroutine需要分配一個固定大小的內存。

C#屬于?stackless，它會創建一個閉包和狀態機，需要編譯器生成代碼來指定?繼續執行邏輯。

總結如下：

功能stacklessstackful

內存位置	不固定	固定
繼續執行	編譯器定義	CPU跳轉
性能/速度	快	快，但影響分支預測
內存占用	低	需要固定大小的棧內存
編譯器難度	難	適中
組件依賴	不方便	方便
嵌套	不支持	支持
舉例	C#/?js	Go/?C++Boost

8. 請簡述?SelectMany的作用

相當于?js中數組的?flatMap，意思是將序列中的每一條數據，轉換為0到多條數據。

SelectMany可以實現過濾/?.Where，方法如下：

public static IEnumerable<T> MyWhere<T>(this IEnumerable<T> seq, Func<T, bool> predicate) {return seq.SelectMany(x => predicate(x) ? new[] { x } : Enumerable.Empty<T>()); }

SelectMany是?LINQ中?from關鍵字的組成部分，這一點將在第?10題作演示。

9. 請實現一個函數?Compose用于將多個函數復合

public static Func<T1, T3> Compose<T1, T2, T3>(this Func<T1, T2> f1, Func<T2, T3> f2) {return x => f2(f1(x)); }

然后使用方式：

Func<int, double> log2 = x => Math.Log2(x); Func<double, string> toString = x => x.ToString(); var log2ToString = log2.Compose(toString); Console.WriteLine(log2ToString(16)); // 4

10. 實現?Maybe<T>?monad，并利用?LINQ實現對?Nothing（空值）和?Just（有值）的求和

本題比較難懂，經過和大佬確認，本質是要實現如下效果：

void Main() {Maybe<int> a = Maybe.Just(5);Maybe<int> b = Maybe.Nothing<int>();Maybe<int> c = Maybe.Just(10);(from a0 in a from b0 in b select a0 + b0).Dump(); // Nothing(from a0 in a from c0 in c select a0 + c0).Dump(); // Just 15 }

按照我猴子進化來的大腦的理解，應該很自然地能寫出如下代碼：

public class Maybe<T> : IEnumerable<T> {public bool HasValue { get; set; }public T Value { get; set;}IEnumerable<T> ToValue(){if (HasValue) yield return Value;}public IEnumerator<T> GetEnumerator(){return ToValue().GetEnumerator();}IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator(){return ToValue().GetEnumerator();} } public class Maybe {public static Maybe<T> Just<T>(T value){return new Maybe<T> { Value = value, HasValue = true};}public static Maybe<T> Nothing<T>(){return new Maybe<T>();} }

這種很自然，通過繼承?IEnumerable<T>來實現?LINQ toObjects的基本功能，但卻是錯誤答案。

正確答案：

public struct Maybe<T> {public readonly bool HasValue;public readonly T Value;public Maybe(bool hasValue, T value){HasValue = hasValue;Value = value;}public Maybe<B> SelectMany<TCollection, B>(Func<T, Maybe<TCollection>> collectionSelector, Func<T, TCollection, B> f){if (!HasValue) return Maybe.Nothing<B>();Maybe<TCollection> collection = collectionSelector(Value);if (!collection.HasValue) return Maybe.Nothing<B>();return Maybe.Just(f(Value, collection.Value));}public override string ToString() => HasValue ? $"Just {Value}" : "Nothing"; } public class Maybe {public static Maybe<T> Just<T>(T value){return new Maybe<T>(true, value);}public static Maybe<T> Nothing<T>(){return new Maybe<T>();} }

注意：首先這是一個函數式編程的應用場景，它應該使用?struct——值類型。

其次，不是所有的?LINQ都要走?IEnumerable<T>，可以用手擼的?LINQ表達式——?SelectMany來表示。（關于這一點，其實特別重要，我稍后有空會深入聊聊這一點。）

總結

這些技術平時可能比較冷門，全部能回答正確也并不意味著會有多有用，可能很難有機會用上。

但如果是在開發像?ASP.NETCore那樣的超高性能網絡服務器、中間件，或者?Unity3D那樣的高性能游戲引擎、或者做一些高性能實時?ETL之類的，就能依靠這些知識，做出比肩甚至超過?C/?C++的性能，同時還能享受?C#/?.NET便利性的產品。

群里有人戲稱面試時出這些題的公司，要么是心太大，要么至少得開?60k，因此本文取名為?60k大佬。

敬請期待我的下篇????。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的解析“60k”大佬的19道C#面试题（上）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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