如何解答60k大佬提出的19道C语言难题？
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本文共计2657个文字，预计阅读时间需要11分钟。
1. async函数的编译方式：async函数使用`async`和`await`关键字，编译器会将它们转换为类似于回调函数的代码，但执行流程更加直观。
2. Task状态机的实现和工作机制：Task是.NET中用于异步编程的基本单元，它包含一个状态机，可以处于等待、运行或完成等状态。Task通过事件和回调机制来处理异步操作。
3. await的作用和原理，以及与GetResult的区别：`await`用于挂起当前线程的执行，直到异步操作完成。它与`GetResult`的区别在于，`await`会释放当前线程，允许其他任务执行，而`GetResult`会阻塞当前线程直到异步操作完成。
4. Task与Thread的区别：Task是.NET的异步编程模型，而Thread是操作系统层面的线程。Task可以在同一线程上执行，也可以跨线程执行，而Thread总是代表一个独立的执行流。
5. 简述：异步编程模型提供了一种更高效、更易于管理的异步操作处理方式，它通过使用Task和async/await关键字，使得异步代码的编写和阅读都更加直观。
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：
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：
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易盾网络其它相关文章！
本文共计2657个文字，预计阅读时间需要11分钟。
1. async函数的编译方式：async函数使用`async`和`await`关键字，编译器会将它们转换为类似于回调函数的代码，但执行流程更加直观。
2. Task状态机的实现和工作机制：Task是.NET中用于异步编程的基本单元，它包含一个状态机，可以处于等待、运行或完成等状态。Task通过事件和回调机制来处理异步操作。
3. await的作用和原理，以及与GetResult的区别：`await`用于挂起当前线程的执行，直到异步操作完成。它与`GetResult`的区别在于，`await`会释放当前线程，允许其他任务执行，而`GetResult`会阻塞当前线程直到异步操作完成。
4. Task与Thread的区别：Task是.NET的异步编程模型，而Thread是操作系统层面的线程。Task可以在同一线程上执行，也可以跨线程执行，而Thread总是代表一个独立的执行流。
5. 简述：异步编程模型提供了一种更高效、更易于管理的异步操作处理方式，它通过使用Task和async/await关键字，使得异步代码的编写和阅读都更加直观。
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：
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：
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😂。
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