解析“60k”大佬的19道C#面试题（上）
先略看题目：
- 请简述
async函数的编译方式 - 请简述
Task状态机的实现和工作机制 - 请简述
await的作用和原理，并说明和GetResult()有什么区别 Task和Thread有区别吗？如果有请简述区别- 简述
yield的作用 - 利用
IEnumerable<T>实现斐波那契数列生成 - 简述
stackless coroutine和stackful coroutine的区别，并指出C#的coroutine是哪一种 - 请简述
SelectMany的作用 - 请实现一个函数
Compose用于将多个函数复合 - 实现
Maybe<T>monad，并利用LINQ实现对Nothing（空值）和Just（有值）的求和 - 简述
LINQ的lazy computation机制 - 利用
SelectMany实现两个数组中元素的两两相加 - 请为三元函数实现柯里化
- 请简述
refstruct的作用 - 请简述
refreturn的使用方法 - 请利用
foreach和ref为一个数组中的每个元素加1 - 请简述
ref、out和in在用作函数参数修饰符时的区别 - 请简述非
sealed类的IDisposable实现方法 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 ProgrammingLanguages（ 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😂。
解析：
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 ContinuationPassingStyle，在 .NET中，它会自动编译为：
- 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； - 将所有的
await展开成一个状态号，有几个await就有几个状态号； - 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； 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 .NET4.5，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){if (n >= 1) yield return 1;int a = 1, b = 0;for (int i = 2; i <= n; ++i){int t = b;b = a;a += t;yield return a;}}
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 toObjects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.NETCore那样的超高性能网络服务器、中间件，或者 Unity3D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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原文出处：微信公众号【周杰DotNet DotNet骚操作】
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/zKc-mbElfQJ84nd_M-oVuA
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