解答“60k”大佬的19道C#面试题（上）

先略看题目：

1  请简述async函数的编译方式

2  请简述task状态机的实现和工作机制

3  请简述await的作用和原理，并说明和getresult()有什么区别

4  task和thread有区别吗？如果有请简述区别

5  简述yield的作用

6  利用ienumerable<t>实现斐波那契数列生成

7  简述stackless coroutine和stackful coroutine的区别，并指出c#的coroutine是哪一种

8  请简述selectmany的作用

9  请实现一个函数compose用于将多个函数复合

10  实现maybe<t> monad，并利用linq实现对nothing（空值）和just（有值）的求和

11  简述linq的lazy computation机制

12  利用selectmany实现两个数组中元素的两两相加

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

没错，这是一位来自【广州.net技术俱乐部】微信群的偏programming languages（编程语言开发科学）的大佬，本文我将斗胆回答一下这些题目????。

由于这些题目（对我来说）比较难，因此我这次只斗胆回答前10道题，发作上篇，另外一半的题目再等我慢慢查阅资料，另行回答????。

1. 请简述async函数的编译方式

async/await是c# 5.0推出的异步代码编程模型，其本质是编译为状态机。只要函数前带上async，就会将函数转换为状态机。

2. 请简述task状态机的实现和工作机制

cps全称是continuation passing style，在.net中，它会自动编译为：

（1）将所有引用的局部变量做成闭包，放到一个隐藏的状态机的类中；

（2）将所有的await展开成一个状态号，有几个await就有几个状态号；

（3）每次执行完一个状态，都重复回调状态机的movenext方法，同时指定下一个状态号；

（4）movenext方法还需处理线程和异常等问题。

3. 请简述await的作用和原理，并说明和getresult()有什么区别

从状态机的角度出发，await的本质是调用task.getawaiter()的unsafeoncompleted(action)回调，并指定下一个状态号。

从多线程的角度出发，如果await的task需要在新的线程上执行，该状态机的movenext()方法会立即返回，此时，主线程被释放出来了，然后在unsafeoncompleted回调的action指定的线程上下文中继续movenext()和下一个状态的代码。

而相比之下，getresult()就是在当前线程上立即等待task的完成，在task完成前，当前线程不会释放。

注意：task也可能不一定在新的线程上执行，此时用getresult()或者await就只有会不会创建状态机的区别了。

4. task和thread有区别吗？如果有请简述区别

task和thread都能创建用多线程的方式执行代码，但它们有较大的区别。

task较新，发布于.net 4.5，能结合新的async/await代码模型写代码，它不止能创建新线程，还能使用线程池（默认）、单线程等方式编程，在ui编程领域，task还能自动返回ui线程上下文，还提供了许多便利api以管理多个task，用表格总结如下：

区别	task	thread
.net版本	4.5	1.1
async/await	支持	不支持
创建新线程	支持	支持
线程池/单线程	支持	不支持
返回主线程	支持	不支持
管理api	支持	不支持

tl;dr就是，用task就对了。

5. 简述yield的作用

yield需配合ienumerable<t>一起使用，能在一个函数中支持多次（不是多个）返回，其本质和async/await一样，也是状态机。

如果不使用yield，需实现ienumerable<t>，它只暴露了getenumerator<t>，这样确保yield是可重入的，比较符合人的习惯。

注意，其它的语言，如c++/java/es6实现的yield，都叫generator（生成器），这相当于.net中的ienumerator<t>（而不是ienumerable<t>）。这种设计导致yield不可重入，只要其迭代过一次，就无法重新迭代了，需要注意。

6. 利用ienumerable<t>实现斐波那契数列生成

ienumerable<int> generatefibonacci(int n)
{
	int current = 1, next = 1;

	for (int i = 0; i < n; ++i)
	{
		yield return current;
		next = current + (current = next);
	}
}

7. 简述stackless coroutine和stackful coroutine的区别，并指出c#的coroutine是哪一种

stackless和stackful对应的是协程中栈的内存，stackless表示栈内存位置不固定，而stackful则需要分配一个固定的栈内存。

在继续执行（continuation/movenext()）时，stackless需要编译器生成代码，如闭包，来自定义继续执行逻辑；而stackful则直接从原栈的位置继续执行。

性能方面，stackful的中断返回需要依赖控制cpu的跳转位置来实现，属于骚操作，会略微影响cpu的分支预测，从而影响性能（但影响不算大），这方面stackless无影响。

内存方面，stackful需要分配一个固定大小的栈内存（如4kb），而stackless只需创建带一个状态号变量的状态机，stackful占用的内存更大。

骚操作方面，stackful可以轻松实现完全一致的递归/异常处理等，没有任何影响，但stackless需要编译器作者高超的技艺才能实现（如c#的作者），注意最初的c# 5.0在try-catch块中是不能写await的。

和已有组件结合/框架依赖方面，stackless需要定义一个状态机类型，如task<t>/ienumerable<t>/iasyncenumerable<t>等，而stackful不需要，因此这方面stackless较麻烦。

go属于stackful，因此每个goroutine需要分配一个固定大小的内存。

c#属于stackless，它会创建一个闭包和状态机，需要编译器生成代码来指定继续执行逻辑。

总结如下：

功能	stackless	stackful
内存位置	不固定	固定
继续执行	编译器定义	cpu跳转
性能/速度	快	快，但影响分支预测
内存占用	低	需要固定大小的栈内存
编译器难度	难	适中
组件依赖	不方便	方便
嵌套	不支持	支持
举例	c#/js	go/c++ boost

8. 请简述selectmany的作用

相当于js中数组的flatmap，意思是将序列中的每一条数据，转换为0到多条数据。

selectmany可以实现过滤/.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关键字的组成部分，这一点将在第10题作演示。

9. 请实现一个函数compose用于将多个函数复合

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. 实现maybe<t> monad，并利用linq实现对nothing（空值）和just（有值）的求和

本题比较难懂，经过和大佬确认，本质是要实现如下效果：

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
}

按照我猴子进化来的大脑的理解，应该很自然地能写出如下代码：

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>();
	}
}

这种很自然，通过继承ienumerable<t>来实现linq to objects的基本功能，但却是错误答案。

正确答案：

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：

首先这是一个函数式编程的应用场景，它应该使用struct——值类型。

其次，不是所有的linq都要走ienumerable<t>，可以用手撸的linq表达式——selectmany来表示。（关于这一点，其实特别重要，我稍后有空会深入聊聊这一点。）

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。

敬请期待我的下篇????。

以上就是解答“60k”大佬的19道c#面试题（上）的详细内容，更多关于c#面试题的资料请关注其它相关文章！