在上篇中,我解析了前 10 道題目,本篇我將嘗試解析後面剩下的所有題目。
解析「60k」大佬的19道C#面試題(上)
這些題目確實不怎麼經常使用,因此在後文中,我會提一組我的私房經典「 6k面試題」,供大家輕鬆一刻使用。
先略看題目:簡述 LINQ 的 lazy computation 機制
利用 SelectMany 實現兩個數組中元素做笛卡爾集,然後一一相加
請為三元函數實現柯裡化
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 本質是什麼?請簡述他們的實現機制
解析:11. 簡述 LINQ 的 lazy computation 機制Lazycomputation 是指延遲計算,它可能體現在解析階段的表達式樹和求值階段的狀態機兩方面。
首先是解析階段的表達式樹, C# 編譯器在編譯時,它會將這些語句以表達式樹的形式保存起來,在求值時, C# 編譯器會將所有的 表達式樹 翻譯成求值方法(如在資料庫中執行 SQL 語句)。
其次是求值階段的狀態機, LINQ toObjects 可以使用像 IEnumemrable<T> 接口,它本身不一定保存數據,只有在求值時,它返回一個迭代器—— IEnumerator<T> ,它才會根據 MoveNext() / Value 來求值。
這兩種機制可以確保 LINQ 是可以延遲計算的。
12. 利用 SelectMany 實現兩個數組中元素做笛卡爾集,然後一一相加// 11. 利用 `SelectMany` 實現兩個數組中元素的兩兩相加
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();
解析與說明:大多數人可能只了解 SelectMany 做一轉多的場景(兩參數重載,類似於 flatMap ),但它還提供了這個三參數的重載,可以允許你做多對多——笛卡爾集。因此這些代碼實際上可以用如下 LINQ 表示:
from v1 in a1
from v2 in a2
select $"{v1}+{v2}={v1 + v2}"
執行效果完全一樣。
13. 請為三元函數實現柯裡化解析:柯裡化是指將 f(x,y) 轉換為 f(x)(y) 的過程,三元和二元同理:
Func<int, int, int, int> op3 = (a, b, c) => (a - b) * c;
Func<int, Func<int, Func<int, int>>> op11 = a => b => c => (a - b) * c;
op3(4, 2, 3).Dump(); // 6
op11(4)(2)(3).Dump(); // 6
通過實現一個泛型方法,實現通用的三元函數柯裡化:
Func<T1, Func<T2, Func<T3, TR>>> Currylize3<T1, T2, T3, TR>(Func<T1, T2, T3, TR> op)
{
return a => b => c => op(a, b, c);
}
// 測試代碼:
var op12 = Currylize3(op3);
op12(4)(2)(3).Dump(); // (4-2)x3=6
現在了解為啥 F# 籤名也能不用寫參數了吧,因為參數確實太長了😂
14. 請簡述 refstruct 的作用refstruct 是 C# 7.2 發布的新功能,主要是為了配合 Span<T> ,防止 Span<T> 被誤用。
為什麼會被誤用呢?因為 Span<T> 表示一段連續、固定的內存,可供託管代碼和非託管代碼訪問(不需要額外的 fixed )這些內存可以從 stackalloc 中來,也能從 fixed 中獲取託管的位置,也能通過 Marshal.AllocHGlobal() 等方式直接分配。這些內存應該是固定的、不能被託管堆移動。但之前的代碼並不能很好地確保這一點,因此添加了 refstruct 來確保。
基於不被託管堆管理這一點,我們可以總結出以下結論:
不能對 refstruct 裝箱(因為裝箱就變成引用類型了)——包括不能轉換為 object 、 dynamic
禁止實現任何接口(因為接口是引用類型)
禁止在 class 和 struct 中使用 refstruct 做成員或自動屬性(因為禁止隨意移動,因此不能放到託管堆中。而引用類型、 struct 成員和自動屬性都可能是在託管內存中)
禁止在迭代器( yield )中使用 refstruct (因為迭代器本質是狀態機,狀態機是一個引用類型)
在 Lambda 或 本地函數 中使用(因為 Lambda / 本地函數 都是閉包,而閉包會生成一個引用類型的類)
以前常有一個疑問,我們常常說值類型在棧中,引用類型在堆中,那放在引用類型中的值類型成員,內存在哪?(在堆中,但必須要拷到棧上使用)
加入了 refstruct ,就再也沒這個問題了。
15. 請簡述 refreturn 的使用方法這也是個類似的問題, C# 一直以來就有 值類型 ,我們常常類比 C++ 的類型系統(只有值類型),它天生有性能好處,但 C# 之前很容易產生沒必要的複製——導致 C# 並沒有很好地享受 值類型 這一優點。
因此 C# 7.0 引入了 refreturn ,然後又在 C# 7.3 引入了 ref 參數可被賦值。
使用示例:
Span<int> 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<int> 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<int> span, int value)
{
for (int i = 0; i < span.Length; ++i)
{
if (span[i] == value)
return span[i];
}
return span[0];
}
注意事項:
參數可以用 Span<T> 或者 refT
返回的時候使用 returnrefval
注意返回值需要加 ref
在賦值時,等號兩邊的變量,都需要加 ref 關鍵字( refintv1=refv2 )
其實這個 ref 就是 C/C++ 中的指針一樣。
16. 請利用 foreach 和 ref 為一個數組中的每個元素加 1int[] 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 refint ,注意 arr 要轉換為 Span<T> 。
17. 請簡述 ref 、 out 和 in 在用作函數參數修飾符時的區別可以用一個表格來比較它們的區別:
修飾符/區別refoutin無是否複製❌❌❌✔能修改✔✔❌❌輸入✔❌✔✔輸出✔✔❌❌需初始化✔❌✔✔其實 in就相當於 C++中的 constT&,我多年前就希望 C#加入這個功能了。
18. 請簡述非 sealed 類的 IDisposable 實現方法正常 IDisposable實現只有一個方法即可:
void Dispose()
{
// free managed resources...
// free unmanaged resources...
}
但它的缺點是必須手動調用 Dispose()或使用 using方法,如果忘記調用了,系統的垃圾回收器不會清理,這樣就會存在資源浪費,如果調用多次,可能會存在問題,因此需要 Dispose模式。
Dispose模式需要關心 C#的終結器函數(有人稱為析構函數,但我不推薦叫這個名字,因為它並不和 constructor構造函數對應),其最終版應該如下所示:
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);
}
}
它有如下要注意的點:
引入 disposed變量用於判斷是否已經回收過,如果回收過則不再回收;
使用 protectedvirtual來確保子類的正確回收,注意不是在 Dispose方法上加;
使用 disposing來判斷是 .NET的終結器回收還是手動調用 Dispose回收,終結器回收不再需要關心釋放託管內存;
使用 GC.SuppressFinalize(this)來避免多次調用 Dispose;
至於本題為什麼要關心非 sealed類,因為 sealed類不用關心繼承,因此 protectedvirtual可以不需要。
在子類繼承於這類、且有更多不同的資源需要管理時,實現方法如下:
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:
繼承類也需要定義一個新的、不同的 disposed值,不能和老的 disposed共用;
其它判斷、釋放順序和基類完全一樣;
在 繼承類釋放完後,調用 base.Dispose(disposing)來釋放 父類。
19. delegate 和 event 本質是什麼?請簡述他們的實現機制delegate和 event本質都是多播委託( MultipleDelegate),它用數組的形式包裝了多個 Delegate, Delegate類和 C中函數指針有點像,但它們都會保留類型、都保留 this,因此都是類型安全的。
delegate(委託)在定義時,會自動創建一個繼承於 MultipleDelegate的類型,其構造函數為 ctor(objecto,IntPtrf),第一個參數是 this值,第二個參數是函數指針,也就是說在委託賦值時,自動創建了一個 MultipleDelegate的子類。
委託在調用 ()時,編譯器會翻譯為 .Invoke()。
注意: delegate本身創建的類,也是繼承於 MultipleDelegate而非 Delegate,因此它也能和 事件一樣,可以指定多個響應:
string text = "Hello World";
Action v = () => Console.WriteLine(text);
v += () => Console.WriteLine(text.Length);
v();
// Hello World
// 11
注意, +=運算符會被編譯器會翻譯為 Delegate.Combine(),同樣地 -=運算符會翻譯為 Delegate.Remove()。
事件是一種由編譯器生成的特殊多播委託,其編譯器生成的默認(可自定義)代碼,與委託生成的 MultipleDelegate相比, 事件確保了 +=和 -=運算符的線程安全,還確保了 null的時候可以被賦值(而已)。
總結這些技術平時可能比較冷門,全部能回答正確也並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伺服器、中間件,或者 Unity3D 那樣的高性能遊戲引擎、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。
群裡有人戲稱面試時出這些題的公司,要麼是心太大,要麼至少得開 60k ,因此本文取名為 60k大佬 。
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