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！