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）

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：

  1. 简述 LINQ 的 lazy computation 机制
  2. 利用 SelectMany 实现两个数组中元素做笛卡尔集，然后一一相加
  3. 请为三元函数实现柯里化
  4. 请简述 ref struct 的作用
  5. 请简述 ref return 的使用方法
  6. 请利用 foreach 和 ref 为一个数组中的每个元素加 1
  7. 请简述 ref 、 out 和 in 在用作函数参数修饰符时的区别
  8. 请简述非 sealed 类的 IDisposable 实现方法
  9. 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<T> 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<T> ，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

// 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：

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：

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

通过实现一个泛型方法，实现通用的三元函数柯里化：

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);
}

// 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<T> ，防止 Span<T> 被误用。

为什么会被误用呢？因为 Span<T> 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：

  1. 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
  2. 禁止实现任何接口（因为接口是引用类型）
  3. 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）
  4. 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）
  5. 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：

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];
}

注意事项：

  1. 参数可以用 Span<T> 或者 ref T
  2. 返回的时候使用 return ref val
  3. 注意返回值需要加 ref
  4. 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

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<T> 。

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：

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：

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：

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：

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<T>内部是什么数据结构？
  4. Dictionary<K, V>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）

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posted @ 2020-03-29 23:42  .NET骚操作  阅读(3325)  评论(5)  编辑  收藏  举报