不同的编程语言如何使用闭包？

Question

据我所知，结合别人的知识，主流语言中

• Objective C
• C#
• VB.net
• Java
• Python
• Ruby
• Javascript
• Lisp
• Perl

都有闭包和匿名函数。普通 C/C++ 不具备其中任何一个。

这些语言中的闭包具有相同的语义吗？它们对于日常编程有多重要？

一些背景：我一直在阅读有关 Objective C 的新内容，这些内容针对 Apple 的 Grand Central Dispatch，并且认为我应该了解是否真的只有一个< /em> 或不同方式将块状结构引入到语言中。

Answer 1

请澄清您的问题：您所说的“工作”是什么意思？您如何使用它们、何时使用它们或者它们在内部是如何实现的？

.NET 语言 (VB/C#) 的编译过程可以向您展示闭包的一般表示方式：

闭包被转换为带有封闭变量字段的匿名类。访问闭包的函数指针（委托）只不过是匿名类实现的特殊方法上的指针。

关于闭包重要性的一些注释：

• .NET：
  没有那么多明确使用闭包。匿名函数有时用于事件和数据的函数表示。主要用途是 LINQ 查询的（内部）表示。

• Python：
  对匿名函数的支持很差 - 仅lambda vars: expr - 语法。

• Javascript：整个函数语法只不过是围绕匿名函数和闭包的语法糖！

  函数 f(x) { return x + 1; }
  

  等于

  var f = function(x) { return x + 1; }
  

• 红宝石：
  大量使用闭包：大多数程序流程结构都依赖于它们。
  参见

  array.each 做 |x|
     ＃ 代码
  结尾
  

  只不过是对 array#each 函数的调用，并将要执行的匿名函数（块）作为参数传递。 C# 中的表示：

  Array.Each(x => {
      // 代码
  })
  红宝石

通常，闭包是这样的：

# Enclose `i` - Return function pointer
def counter():
    i = 0
    def incr():
        i += 1
        print(i)
    return incr

c = counter()
c() # -> 1
c() # -> 2
c() # -> 3

您枚举的所有语言（Java 除外 - 您有匿名类，而不是函数！）都将允许这样的事情。

Answer 2

主流语言之间的主要语义差异是是否允许更改闭包捕获的变量。 Java 和 Python 说不，其他语言说是（好吧，我不知道 Objective C，但其他语言都知道）。能够更改变量的优点是您可以编写如下代码：

public static Func<int,int> adderGen(int start) {
    return (delegate (int i) {      // <-- start is captured by the closure
                start += i;         // <-- and modified each time it's called
                return start;
            });
}
// later ...
var counter = adderGen(0);
Console.WriteLine(counter(1)); // <-- prints 1
Console.WriteLine(counter(1)); // <-- prints 2
// :
// :

您会注意到，这比等效计数器类的代码少得多，尽管 C#（此处使用的语言）在后面为您准确生成了该代码。场景。
缺点是捕获的变量确实是共享的，因此如果您在经典的 for 循环中生成一堆加法器，您会感到惊讶......

var adders = new List<Func<int,int>>();

for(int start = 0; start < 5; start++) {
    adders.Add(delegate (int i) {
        start += i;
        return start;
    });
}

Console.WriteLine(adders[0](1)); // <-- prints 6, not 1
Console.WriteLine(adders[4](1)); // <-- prints 7, not 5

不仅 start 在所有 5 个闭包之间共享，重复的 start++ 在 for 循环结束时赋予它值 5。在混合范式语言中，我的观点是 Java 和 Python 的想法是正确的——如果你想改变捕获的变量，你最好被迫创建一个类，这使得例如，当您将它们传递给构造函数时，捕获过程是显式的。我喜欢为函数式编程保留闭包。

顺便说一句，Perl 也有闭包。

Answer 3

Java 基本上在其设计中排除了闭包（尽管现在听起来可能很矛盾），因为他们希望在许多方面保持语言的简单性。

然而，自 day 1 v1.1 以来，Java 已经支持相同的功能，但它们不是混合范例（函数式 vs. OO），而是允许存在几乎用于相同目的的匿名内部类。由于它们不是闭包而是类，因此您必须输入更多字符。

因此，例如要拥有一个接收 TimerTask 作为要执行的块的 Timer，您可以编写：

 Timer timer = new Timer();

 timer.schedule( new TimerTask() {  // this is like the code block. 
     public void run() {
          System.out.println("Hey!");
     }
 },0);

正如您所看到的“TimerTask() { ...” 是匿名内部类的定义。该实例也可以分配给作为参数传递的变量。

TimerTask task = new TimerTask() {
     public void run() {
     }
 };


....
timer.schedule( task , 0 ) ;

你可以有这种类型的构造，但它们不是闭包。

是否将闭包添加到 Java 编程语言中仍然存在争议。

这是 Joshua Bloch 的有趣演讲： “闭包争议”

这是一篇关于“原理”的文章发展 Java 语言”

Answer 4

Java 没有闭包或匿名函数，尽管它有可以在某种程度上模拟这些的匿名类。

有一些相互竞争的提案要求在 Java 的下一版本中将闭包添加到该语言中，但这些提案都没有包含在官方更改列表中。