[CLR via C#]17. 委托

    回调函数是一种非常有用的编程机制，它已经存在很多年了。Microsoft .NET Framework通过委托(delegate)来提供一种回调机制。不同于其他平台(比如非托管C++)的回调机制，委托提供了多得多的功能。例如，委托确保回调方法是类型安全的(这是CLR最重要的目标之一)。委托还允许顺序调用多个方法，并支持调用静态方法和实例方法。

 

一、初识委托

    为了理解委托，先看看如何使用它。

    委托4个最基本的步骤:

    1）定义委托类型

    2）有一个方法包含要执行的代码

    3）创建一个委托实例化(包含声明委托对象)

    4）执行调用(invoke)委托实例

    具体解释如下：

    1.定义委托类型

    委托类型就是参数类型的一个列表以及一个返回类型。    

delegate void StringProcessor(string input);

其中的StringProcessor是一个类型。

    2.定义签名相同的方法

    定义的方法要与委托有类型相同的返回值和参数。    

private void GetStringLength(object x){}  //C#2.0以后认为一致

　　3.创建委托实例

　　创建委托实例就是指定在调用委托实例时执行的方法。    

StringProcessor proc1,proc2
//GetStringLength 实例方法
proc1= new StringProcessor(GetStringLength);
//GetString 静态方法
proc2 += GetString;

　　

　　4.调用委托

　　调用委托就是调用一个委托实例方法。　　

proc1("Hello World");

　　具体的示例代码：

namespace Program {
    //定义委托
    delegate void StringProcessor(string input);

    class Person
    {
        string name;
        public Person(string name)
        {
            this.name = name;
        }

        //定义与委托签名相同的"方法"
        public void Say(string message)
        {
            Console.WriteLine(name+" say:" + message);
        }
    }

    class BackGround
    {
        //定义与委托签名相同的"静态方法"
        public static void Note(string note)
        {
            Console.Write("{0}", note);
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Person jon = new Person("Jom");
            Person tom = new Person("Tom");
            //创建委托实例(第一步)
            StringProcessor proc1, proc2, proc3;

            //创建委托实例：赋值(第二部)
            proc1 = new StringProcessor(jon.Say);
            proc2 = new StringProcessor(tom.Say);
            proc3 = BackGround.Note;

            //调用委托
            proc1("Hello jon");
            proc2("Hello tom");
            proc3("note");

            Console.ReadKey();
        }
    }
}

　　书中的代码示例：

namespace Test
{
    // 1.声明委托类型
    internal delegate void Feedback(Int32 value);

    internal class Program
    {
        private static void Main(string[] args)
        {
            StaticDelegateDemo();
            InstanceDelegateDemo();
            ChainDelegateDemo1(new Program());
            ChainDelegateDemo2(new Program());

        }

        private static void StaticDelegateDemo()
        {
            Console.WriteLine("----- Static Delegate Demo -----");
            Counter(, , null);
            // 3.创建委托实例
            Counter(, , new Feedback(Program.FeedbackToConsole));
            Counter(, , new Feedback(FeedbackToMsgBox));
            Console.WriteLine();
        }

        private static void InstanceDelegateDemo()
        {
            Console.WriteLine("----- Instance Delegate Demo -----");
            Program di = new Program();
            // 3.创建委托实例
            Counter(, , new Feedback(di.FeedbackToFile));

            Console.WriteLine();
        }

        private static void ChainDelegateDemo1(Program di)
        {
            Console.WriteLine("----- Chain Delegate Demo 1 -----");
            // 3.创建委托实例
            Feedback fb1 = new Feedback(FeedbackToConsole);
            Feedback fb2 = new Feedback(FeedbackToMsgBox);
            Feedback fb3 = new Feedback(di.FeedbackToFile);

            Feedback fbChain = null;
            fbChain = (Feedback)Delegate.Combine(fbChain, fb1);
            fbChain = (Feedback)Delegate.Combine(fbChain, fb2);
            fbChain = (Feedback)Delegate.Combine(fbChain, fb3);
            Counter(, , fbChain);

            Console.WriteLine();
            fbChain = (Feedback)Delegate.Remove(fbChain, new Feedback(FeedbackToMsgBox));
            Counter(, , fbChain);
        }

        private static void ChainDelegateDemo2(Program di)
        {
            Console.WriteLine("----- Chain Delegate Demo 2 -----");
            Feedback fb1 = new Feedback(FeedbackToConsole);
            Feedback fb2 = new Feedback(FeedbackToMsgBox);
            Feedback fb3 = new Feedback(di.FeedbackToFile);

            Feedback fbChain = null;
            fbChain += fb1;
            fbChain += fb2;
            fbChain += fb3;
            Counter(, , fbChain);

            Console.WriteLine();
            fbChain -= new Feedback(FeedbackToMsgBox);
            Counter(, , fbChain);
        }

        private static void Counter(Int32 from, Int32 to, Feedback fb)
        {
            for (Int32 val = from; val <= to; val++)
            {
                // 如果指定了任何回调，就可以调用它
                if (fb != null)
                    // 4.调用委托
                    fb(val);
            }
        }

        // 2.声明签名相同的方法
        private static void FeedbackToConsole(Int32 value)
        {
            Console.WriteLine("Item=" + value);
        }

        // 2.声明签名相同的方法
        private static void FeedbackToMsgBox(Int32 value)
        {
            Console.WriteLine("Item=" + value);
        }

        // 2.声明签名相同的方法
        private void FeedbackToFile(Int32 value)
        {
            StreamWriter sw = new StreamWriter("Status", true);
            sw.WriteLine("Item=" + value);
            sw.Close();
        }
    }
}

二、用委托回调静态方法

    在上面的代码中，我们可以清楚的看到用委托如何回调静态方法。直接将静态方法绑定到委托的实例上，再通过实例进行调用。

    将一个方法绑定到一个委托时，C#和CLR都允许引用类型的协变性和逆变性。协变性是指方法能返回从委托的返回类型派生的一个类型。逆变性是指方法获取的参数可以是委托的参数类型的基类。例如下面的委托：

deleget Object MyCallback(FileStream s);

完全可以构造该委托类型的一个实例，并和具有一下原型的一个方法绑定：

String SomeMethod(Stream s);

在这里，SomeMethod的返回类型(String)派生自委托的返回类型(Object)；这种协变性是允许的。SomeMethod的参数类型(Stream)是委托的参数类型(FileStream)的基类；这种逆变性是运行部的。

    注意，协变性和逆变性只能用于引用类型，不能作用于值类型和void。所以下面示例是错误的：

Int32 SomeMethod(Stream s);//这是错误的

值类型和void之所以不支持协变性和逆变性，是因为它们的存储结构是变化的，而引用类型的存储结构始终是一个指针。

三、用委托回调实例方法

    使用委托回调实例方法，在上面代码中演示已经非常清楚了，就不细说了。

 

四、委托揭秘

    从表面看，委托似乎很容易使用：用C#的delegate关键字声明，用熟悉的new操作符构造委托实例，用熟悉的方法调用语法来调用回调函数。

    然而，实际情况远比前面例子演示的复杂的多。编译器和CLR在幕后做了大量工作来隐藏复杂性。本节重点讲解了编译器和CLR如何协同工作来实现委托。

    首先让我们重写审视下面的代码：

internal delegate void Feedback(Int32 value);

　　看到这行代码，编译器实际会像下面这样定义一个完整的类：

internal class Feedback: System.MulticastDelegate {
    // 构造器
    public Feedback(Object object, IntPtr method);

    // 这个方法和源代码指定的原型一样
    public virtual void Invoke(Int32 value);

    // 以下方法实现了对回调方法的异步回调
    public virtual IAsyncResult BeginInvoke(Int32 value, AsyncCallback callback, Object object);
    public virtual void EndInvoke(IAsyncResult result);
}

　　编译器定义的类有4个方法：一个构造器、Invoke、BeginInvoke和EndInvoke。本节重点解释构造器和Invoke，BeginInvoke和EndInvoke看留到后面讲解。

　　事实上，可用ILDasm.exe查看生成的程序集，验证编译器真的会自动生成这个类，如图17-1所示：

 

　　在这个例子中，编译器定义了一个名为Feedback的类，该类派生自FCL定义的System.MulticastDelegate类型(所有委托类型都派生自System.MulticastDelegate类型)。

　　提示：System.MulticastDelegate类派生自System.Delegate，后则又派生自System.Object。之所以有两个委托类，是有历史原因的。

　　从图中可知Feedback的可访问性是private，因为委托在源代码中声明为internal类。如果源代码改成使用public可见性，编译器生成的类也会是public类。要注意，委托类即可嵌套在一个类型中定义，也可以在全局范围中定义。简单地说，由于委托是类，所以凡是能够定义类的地方，都能定义委托。

　　由于所有委托类型都派生自MulticastDelegate，所以它们继承了MulticastDelegate的字段、属性和方法。在这些成员中，有三个非公共字段是最重要的。

　　

字段	类型	说明
_target	System.Object	当委托对象包装一个静态方法时，这个字段为null。当委托对象包装一个实例方法时，这个字段引用的是回调方法要操作的对象。换言之，这个字段指出了要传给实例方法的隐式参数this的值
_methodPtr	System.IntPtr	一个内部的整数值，CLR用它来标识要回调的方法
_invocationList	System.Object	该字段通常为null。构造一个委托链时，它可以引用一个委托数组。

 

　　注意，所有委托都有一个构造器，它要获取两个参数：一个是对象引用，另一个是引用回调方法的一个整数。然而，如果仔细看下签名的源代码，会发现传递的是Program.FeedbackToConsole和di.FeedbackToFile这样的值，这似乎不可能通过编译吧？

    然而，C#编译器知道要构造的是委托，所以会分析源代码来确定引用的是哪个对象和方法。对象引用被传给构造器的object参数，标识了方法的一个特殊IntPtr值(从MethodDef或MemberRef元数据token获得)被传给构造器的method参数。对于静态方法，会为object参数传递null值。在构造器内部，这两个实参分别保存在_target和_methodPtr私有字段中。除此之外，构造器还将_invocationList字段设为null，对这个字段的讨论推迟到后面。

　　所以，每个委托对象实际都是一个包装器，其中包装了一个方法和调用该方法时要操作的一个对象。例如，在执行以下两行代码之后：

    Feedback fbStatic = new Feedback(Program.FeedbackToConsole);
    Feedback fbInstance = new Feedback(new Program.FeedbackToFile());

fbStatic和fbInstance变量将引用两个独立的，初始化好的Feedback委托对象，如图17-2所示。

    Delegate类定义了两个只读的公共实例属性：Target和Method。给定一个委托对象的引用，可查询这些属性。Target属性返回一个引用，它指向回调方法要操作的对象。简单的说，Target属性返回保存在私有字段_target中的值。如果委托对象包装的是一个静态方法，Target将返回null。Method属性返回一个System.Reflection.MethodInfo对象的引用，该对象标识了回调方法。简单地说，Method属性有一个内部转换机制，能将私有字段_methodPtr中的值转换为一个MethodInfo对象并返回它。

　　可通过多种方式利用这些属性。例如，可检查委托对象引用是不是一个特定类型中定义的实例方法：

Boolean DelegateRefersToInstanceMethodOfType(MulticastDelegate d ,Type type) {
    return ((d.Target != null) && d.Target.GetType() == type);
}

　　还可以写代码检查回调方法是否有一个特定的名称(比如FeedbackToMsgBox):

Boolean DelegateRefersToInstanceMethodOfName(MulticastDelegate d ,String methodName) {
    return (d.Method.Name == methodName);
}

　　知道了委托对象如何构造并了解其内部结构之后，在来看看回调方法是如何调用的。为方便讨论，下面重复了Counter方法的定义：

private static void Counter(Int32 from, Int32 to, Feedback fb) {
    for (Int32 val = from; val <= to; val++) {
        // 如果指定了任何回调，就调用它们
        if(fb != null ){
            fb(val);
        }
    }
}

　　注意注释下方的那一行代码。if语句首先检查fb是否为null。如果不为null，下一行代码调用回调方法。

　　这段代码看上去是在调用一个名为fb的函数，并向它传递一个参数(val)。但事实上，这里没有名为fb的函数。再次提醒你注意，因为编译器知道fb是引用了一个委托对象的变量，所以会生成代码调用该委托对象的Invoke方法。也就是说，编译器看到以下代码时:

fb(val);

　　将生成以下代码，好像源代码本来就是这么写的：

fb.Invoke(val);

　　为了验证编译器生成的代码来调用委托类型的Invoke方法，可利用ILDasm.exe来检查生成的IL代码：

.method private hidebysig static void  Counter(int32 from,
                                               int32 'to',
                                               class ConsoleTest.Feedback fb) cil managed
{
  // 代码大小       41 (0x29)
  .maxstack
  .locals init ([] int32 val,
           [] bool CS$$)
  IL_0000:  nop
  IL_0001:  ldarg.
  IL_0002:  stloc.
  IL_0003:  br.s       IL_001d
  IL_0005:  nop
  IL_0006:  ldarg.
  IL_0007:  ldnull
  IL_0008:  ceq
  IL_000a:  stloc.
  IL_000b:  ldloc.
  IL_000c:  brtrue.s   IL_0018
  IL_000e:  nop
  IL_000f:  ldarg.
  IL_0010:  ldloc.
  IL_0011:  callvirt   instance void ConsoleTest.Feedback::Invoke(int32)
  IL_0016:  nop
  IL_0017:  nop
  IL_0018:  nop
  IL_0019:  ldloc.
  IL_001a:  ldc.i4.
  IL_001b:  add
  IL_001c:  stloc.
  IL_001d:  ldloc.
  IL_001e:  ldarg.
  IL_001f:  cgt
  IL_0021:  ldc.i4.
  IL_0022:  ceq
  IL_0024:  stloc.
  IL_0025:  ldloc.
  IL_0026:  brtrue.s   IL_0005
  IL_0028:  ret
} // end of method Program::Counter

　　其实，完全可以修改Counter方法来显式调用Invoke方法，如下所示：

private static void Counter(Int32 from, Int32 to, Feedback fb) {
    for (Int32 val = from; val <= to; val++) {
        // 如果指定了任何回调，就调用它们
        if(fb != null ){
            fb.Invoke(val);
        }
    }
}

　　前面说过，编译器是在定义Feedback类时定义Invoke的。所以Invoke被调用时，它使用私有字段_target和_methodPtr在指定对象上调用包装好的回调方法。注意，Invoke方法的签名与委托的签名是匹配的。由于Feedback委托要获取一个Int32参数，并返回void，所以编译器生成的Invoke方法也要获取一个Int32参数，并返回void。

 

五、 用委托回调许多方法(委托链)

　　委托本身就已经相当有用了，在加上对委托链的支持，它的用处就更大了！委托链是由委托对象构成的一个集合。利用委托链，可调用集合中的委托所代表的全部方法。为了理解这一点，请参考第一节中的示例代码中的ChainDelegateDemo1方法。在这个方法中，在Console.WriteLine语句之后，我构造了三个委托对象并让变量fb1、fb2和fb3引用每一个对象，如图17-3所示：

 

　　随后，我定义了指向Feedback委托对象的引用变量fbChain，并打算让它引用一个委托链或者一个委托对象集合，这些对象包装了可以回调的方法。fbChain被初始化为null，表明目前没有回调的方法。使用Delegate类的公共静态方法Combine，可以将一个委托添加到链中：

Feedback fbChain = null;
fbChain = (Feedback)Delegate.Combine(fbChain, fb1);

执行以上代码时，Combine方法会视图合并null和fb1。在内部，Combine直接返回fb1中的值，所以fbChain变量现在引用的就是fb1变量引用的那个委托对象。如图17-4所示：

 

    为了在链中添加第二个委托，再次调用了Combine方法：

fbChain = (Feedback)Delegate.Combine(fbChain, fb2);

在内部，Combine方法发现fbChain已经引用了一个委托对象，所以Combine会构造一个新的委托对象。这个新的委托对象对它的私有字段_target和_methodPtr进行初始化，具体值对目前讨论的来说并不重要。重要的是，_invocationList字段被初始化为引用一个委托对象数组。这个数组的第一个元素(索引为0)被初始化为引用包装了FeedbackToConsole方法的委托。数组的第二个元素(索引为1)被初始化为引用包装了FeedbackToMsgBox方法的委托。最后，fnChain被设为引用新建的委托对象，如图17-5所示：

 

　　为了在链中添加第三个委托，再次调用了Combine方法：

fbChain = (Feedback)Delegate.Combine(fbChain, fb3);

同样的，Combine方法会发现fbChain已经引用了一个委托对象，于是又Combine会构造一个新的委托对象。这个新的委托对象对它的私有字段_target和_methodPtr进行初始化，具体值对目前讨论的来说并不重要。重要的是，_invocationList字段被初始化为引用一个委托对象数组。这个数组的第一个元素(索引为0)被初始化为引用包装了FeedbackToConsole方法的委托，数组的第二个元素(索引为1)被初始化为引用包装了FeedbackToMsgBox方法的委托，数组的第三个元素(索引为2)被初始化为引用包装了FeedbackToFile方法的委托。最后，fnChain被设为引用新建的委托对象。注意之前新建的委托以及_invocationList字段引用的数组已经被垃圾回收器回收了。如图17-6所示：

    在ChainDelegateDemo1方法中，用于设置委托链的所有代码已经执行完毕，我将fnChain变量交给Counte方法：

Counter(, , fbChain);

Counter方法内部的代码会在Feedback委托对象上隐式调用Invoke方法，这在前面已经讲过了。在fnChain引用的委托上调用Invoke时，该委托发现私有字段_invocationList不为null,所以会执行一个循环来遍历数组中的所有元素，并依次调用每个委托包装的方法。在本例中，首先调用的是FeedbackToConsole，然后是FeedbackToMsgBox，最后是FeedbackToFile。

　　以伪代码的方式，Feedback的Invoke的基本上是向下面这样实现的：

public void Invoke(Int32 value) {
    Delegate[] delegateSet =  _invocationList as Delegate[];
    if (delegateSet != null) {
        foreach(var d in delegateSet)
            d(value);// 调用委托
    }else{//否则，不是委托链
        _methodPtr.Invoke(value);
    }
}

注意，还可以使用Delegate公共静态方法Remove从委托链中删除委托，如下所示。

fbChain = (Feedback)Delegate.Remove(fbChain, new Feedback(FeedbackToMsgBox));

Remove方法被调用时，它扫描的第一个实参（本例是fbChain）所引用的那个委托对象内部维护的委托数组(从末尾向索引0扫描)。Remove查找的是其_target和_methodPtr字段与第二个实参(本例是新建的Feedback委托)中的字段匹配的委托。如果找匹配的委托，并且(在删除之后)数组中只剩下一个数据项，就返回那个数据项。如果找到匹配的委托，并且数组中还剩余多个数据项，就新建一个委托对象——其中创建并初始化_invocationList数组将引用原始数组中的所有数据项(删除的数据项除外)，并返回对这个新建委托对象的引用。如果从链中删除了仅有的一个元素，Remove会返回null。注意，每次Remove方法调用只能从链中删除一个委托，它不会删除有匹配的_target和_methodPtr字段的所有委托。

    前面展示的例子中，委托返回值都是void。但是，完全可以向下面这样定义Feedback委托：

 public delegate Int32 Feedback (Int32 value);

如果这样定义，那么该委托的Invoke方法就应该向下面这样(伪代码形式):

public Int32 Invoke(Int32 value) {
    Int32 result;
    Delegate[] delegateSet =  _invocationList as Delegate[];
    if (delegateSet != null) {
        foreach(var d in delegateSet)
           result = d(value);// 调用委托
    }else{//否则，不是委托链
        result = _methodPtr.Invoke(_target,value);
    }
    return result;
}

1.C#对委托链的支持

为方便C#开发人员，C#编译器自动为委托类型的实例重载了+=和-=操作符。这些操作符分别调用了Delegate.Combine和Delegate.Remove。使用这些操作符，可简化委托链的构造。

    比如下面代码：

Feedback fbChain = null;
fbChain += fb1;
fbChain += fb2;
fbChain += fb3;

2.取得对委托链调用更多控制

　　现在我们已经理解了如何创建一个委托对象链，以及如何调用链中的所有对象。链中的所有项都会被调用，因为委托类型的Invoke方法包含了对数组中的所有项进行变量的代码。因为Invoke方法中的算法就是遍历，过于简单，显然，这有很大的局限性，除了最后一个返回值，其它所有回调方法的返回值都会被丢弃。还有吗如果被调用的委托中有一个抛出一个或阻塞相当长的时间，我们又无能为力。显然，这个算法还不够健壮。

    由于这个算法的局限，所以MulticastDelegate类提供了一个GetInvocationList，用于显式调用链中的每一个委托，同时又可以自定义符合自己需要的任何算法：

public abstract class MulticastDelegate :Delegate {
    // 创建一个委托数组，其中每个元素都引用链中的一个委托
    public sealed override Delegate[] GetInvocationList();
}

GetInvocationList方法操作一个从MulticastDelegate派生的对象，返回一个有Delegate组成的数组，其中每一个引用都指向链中的一个委托对象。

    下面是代码演示：

public static class GetInvocationList
    {
        // 定义一个 Light 组件
        private sealed class Light
        {
            // 该方法返回 light 的状态
            public String SwitchPosition()
            {
                return "The light is off";
            }
        }

        // 定义一个  Fan 组件
        private sealed class Fan
        {
            // 该方法返回 fan 的状态
            public String Speed()
            {
                throw new InvalidOperationException("The fan broke due to overheating");
            }
        }

        // 定义一个  Speaker 组件
        private sealed class Speaker
        {
            // 该方法返回 speaker 的状态
            public String Volume()
            {
                return "The volume is loud";
            }
        }

        // 定义委托
        private delegate String GetStatus();

        public static void Go()
        {
            // 声明一个为null的委托
            GetStatus getStatus = null;

            // 构造三个组件，将它们的状态方法添加到委托链中
            getStatus += new GetStatus(new Light().SwitchPosition);
            getStatus += new GetStatus(new Fan().Speed);
            getStatus += new GetStatus(new Speaker().Volume);

            // 输出该委托链中，每个组件的状态
            Console.WriteLine(GetComponentStatusReport(getStatus));
        }

        // 该方法用户查询几个组件的状态
        private static String GetComponentStatusReport(GetStatus status)
        {

            // 如果委托链为null，则不进行任何操作
            if (status == null) return null;

            // 用StringBuilder来记录创建的状态报告
            StringBuilder report = new StringBuilder();

            // 获取委托链，其中的每个数据项都是一个委托
            Delegate[] arrayOfDelegates = status.GetInvocationList();

            // 遍历数组中的每一个委托
            foreach (GetStatus getStatus in arrayOfDelegates)
            {

                try
                {
                    // 获取一个组件的状态报告，将它添加到StringBuilder中
                    report.AppendFormat("{0}{1}{1}", getStatus(), Environment.NewLine);
                }
                catch (InvalidOperationException e)
                {
                    // 在状态报告中生成一条错误记录
                    Object component = getStatus.Target;
                    report.AppendFormat(
                       "Failed to get status from {1}{2}{0}   Error: {3}{0}{0}",
                       Environment.NewLine,
                       ((component == null) ? "" : component.GetType() + "."),
                       getStatus.Method.Name, e.Message);
                }
            }

            // 返回遍历后的报告
            return report.ToString();
        }
    }

执行结果为：

The light is off

 

Failed to get status from ConsoleTest.GetInvocationList+Fan.Speed

   Error: The fan broke due to overheating

 

The volume is loud

 

六、委托定义太多(泛型委托)

　　许多年前，.NET Framework刚开始开发时，Microsoft引入委托的概念。开发人员在FCL中添加类时，他们在引入了回调方法的所有定法定义新的委托类型。随着时间的推移，他们定义了太多的委托。事实上，现在仅仅在MSCorLib.dll中，就有接近50个委托类型。比如：

public delegate void TryCode(Object userData);
public delegate void WaitCallback(Object state);
public delegate void TimerCallback(Object state);
...

　　你发现上面几个委托的共同点了吗？它们其实全是一样的：这些委托类型的变量引用的方法都是获取一个Object，并且返回void。没有理由定义这么多委托类型，定义一个就好了！

　　现在，.NET Framewoke现在支持泛型，所以实际上只需要几个泛型委托就可以表示获取多达16个参数的方法：

public delegate void Action(); //这不是泛型
public delegate void Action<T>(T obj);
public delegate void Action<T1,T2>(T1 obj1,T2 obj2);
public delegate void Action<T1,T2,T3>(T1 obj1,T2 obj2,T3 obj3);
...
public delegate void Action<T1,...,T16>(T1 obj1,...,T16 obj16);

　　所以，.NET Framework现在提供17个Action委托，它们从无参数一直到最多16个参数。如果方法需要获取16个意思、上的参数，就必须定义自己的委托类型，但这种情况应该是极其罕见的。除了Action委托，.NET Framewoke还提供了17个Func函数，它们允许回调方法方法返回一个值：

public delegate TResult Func<TResult>();
public delegate TResult Func<T,TResult>(T1 arg);
public delegate TResult Func<T1,T2,TResult>(T1 arg1,T2 arg2);
...
public delegate TResult Func<T1,...,T16,TResult>(T1 arg1,...,T16 arg16);

　　建议尽量使用这些委托类型，而不是在代码中定义更多的委托类型。这样可以减少系统中的类型数目，同时简化编码。然而，如果需要使用ref或out关键字，以引用的方式传递一个参数，就可能不得不定义自己的委托：

delegate void Bar(ref Int32 z);

　　使用获取泛型实参和返回值的委托时，可利用逆变和协变，而且建议你总是利用这些功能，因为它们内有副作用，而且是你的委托适用于更多情形。

 

七、C#为委托提供的简化语法

　　许多开发人员认为和委托打交道很麻烦。因为它的语法很奇怪。例如以下代码：

button1.Click += new EventHandle(button1_Click);

其中的button1_Click是一个方法，它看起来像下面这样：

void button1_Click(Object sender, EventArgs e) {
    // 按钮单击后要做的事情....
}

　　第一行代码的思路是向按钮控件登记button1_Click方法的地址，以便在该按钮被单击时，可以调用方法。许多开发人员认为，仅仅为了指定button1_CLick方法的地址，就构造一个EventHandle委托对象，这显得有点不可思议。然而，构造EventHandle委托对象是CLR要求的，因为这个对象提供了一个包装器，可确保(被包装的)方法只能以类型安全的方式调用。这个包装器还支持调用实例方法和委托链。但是很多开发人员不想研究这些细节，更喜欢像下面这样的写代码：

button1_Click += button1_Click;

　　幸好，C#编译器为开发人员提供了一些用于处理委托的简化方法。后文描述的实际上可归为C#的语法糖(syntactical sugar);

    1.简化语法1：不需要构造委托对象

　　如前所示，C#允许指定回调方法的名称，不必构造一个委托对象包装器。例如：

    public sealed class AClass
    {
        private static void CallbackWithoutNewingADelegateObject(){
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(SomeAsyncTask,);
        }

        private static void SomeAsyncTask(Object o) {
            Console.WriteLine(o);
        }
    }

　　这里，ThreadPool类的静态方法QueueUserWorkItem期望接受对一个WaitCallback委托对象的引用，委托对象中包装的是对SomeAsyncTask方法的一个引用。由于C#编译器能够自己进行推断，所以可以省略构造WaitCallback委托对象的代码，使整个代码的可读性更强，也更容易理解。当然，当代码编译时，C#编译器会生成IL代码来构建WaitCallback委托对象——我们只是在语法上得到了简化而已。

    2.简化语法2：不需要定义回调方法

　　在前面的代码中，是将回调方法SomeAsyncTask传给ThreadPool的QueueUserWorkItem方法。C#允许我们以内联的方式写回调方法的代码。不必再另外定义方法写。例如，前面的代码可以重写为下面这样：

    public sealed class AClass
    {
        private static void CallbackWithoutNewingADelegateObject(){
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(obj => Console.WriteLine(obj),);
        }
    }

　　注意，传给QueueUserWorkItem方法的第一个实参其实是一个lambda表达式。通过C# limbda表达式操作符=>，可以很容易地识别这种表达式。lambda表达式可在编译器预计需要一个委托的地方使用。编译器看到这个lambda表达式之后，会在类中自动创建一个新的私有方法。这个新方法成为匿名函数(anonymous function)，因为方法的名称是编译器自动创建的，开发人员一般不知道这个名称。通过ILDasm.exe查看C#编译器将该方法命名为了<CallbackWithoutNewingADelegateObject>b__0，它获取一个Object参数，返回void.

　　编译器选择的方法名以<符号开头，这是因为在C#中，标识符是不能包含<符号的；这就确保了你不会碰巧定义一个编译器自动选择的名称。顺便说一句，虽然C#禁止标识符包含<符号，但是CLR允许，这也就是为什么编译不会出错的原因了。另外注意，虽然可将方法名作为一个字符串来传递，通过反射来访问方法，但是C#语言规范指出，编译器生成名称的方式是没有任何保证的。例如，每次编译代码，编译器生成的方法都可能是一个不同的名称。

　　通过ILDasm.exe，我们还注意到C#编译器向这个方法应用了一个名为System.Runtime.CompilerServices.CompilerGeneratedAttribute的attribute，指出方法是编译器生成的，而非开发人员定义的。=>操作符右侧的代码被放入这个编译器生成的方法中。

　　提示：lambda表达式的主要优势在于，它从你的源代码中移除了一个"间接层"。

　　注意：C#2.0面世时，它引入了一个称为匿名方法的功能。和C#3.0引入的lambda表达式相似，匿名方法描述的也是用于创建匿名函数的一个语法。C#语言规范建议开发人员使用新的lambda表达式，而不要使用旧的匿名方法语法，因为lambda表达式语法更简洁，代码更容易写、读和维护。

    3.简化语法3：局部变量不需要手动包装到类中即可传给回调方法

　　前面展示了回调代码如何引用类中定义的其他成员。但有时候，还希望回调代码引用存在于方法中的局部参数或变量。下面有个有趣的例子：

internal sealed class AClass2
    {
        internal static void UsingLocalVariablesInTheCallbackCode(Int32 numToDo)
        {

            // 一些局部变量
            Int32[] squares = new Int32[numToDo];
            AutoResetEvent done = new AutoResetEvent(false);

            // 在其它线程上执行一系列任务
            for (Int32 n = ; n < squares.Length; n++)
            {
                ThreadPool.QueueUserWorkItem(
                   delegate(Object obj)
                   {
                       Int32 num = (Int32)obj;

                       // 耗时任务
                       squares[num] = num * num;

                       // 如果是最后一个任务，则让主线程继续执行
                       if (Interlocked.Decrement(ref numToDo) == )
                           done.Set();
                   }, n);
            }

            // 等待其他所有线程执行完毕
            done.WaitOne();

            // 显示任务
            for (Int32 n = ; n < squares.Length; n++)
                Console.WriteLine("Index {0}, Square={1}", n, squares[n]);
        }
    }

这个例子实际演示了C#如何简单的实现一个非常复杂的任务。以上方法定义了一个参数numToDo和两个局部变量aquares和done，而且lambda表达式的主题引用了这些变量。现在，想象以下lambda表达式主体中的代码在一个单独的方法中（事实上，也的确如此）。变量的值如何传递给这个单独的方法呢？唯一的方法就是定义一个新的辅助类，这个类要为我们打算传给回调代码的每一个值都定义一个字段。此外，回调代码还必须定义这个辅助类中的一个实例方法。然后，UsingLocalVariablesInTheCallbackCode方法必须构造辅助类的一个实例，用方法定义的局部变量的值来初始化这个实例中的字段。然后，构造绑定到辅助对象/实例方法的委托对象。

　　注意：当lambda表达式造成编译器生成一个类时，而且参数/局部变量被转变成该类的字段后，变量引用的对象的生存周期被延长了。正常情况下，在方法中最后一次使用参数/局部变量之后，这个参数/局部变量就会"操作作用于"，结束其生命周期。但是，将变量转变成另一个类的字段后，只要包含字段的那个对象不"死"，字段引用的对象也不会"死"。这在大多数应用程序中不是大的问题，但有时需要注意一下。

　　提示：毫无疑问，C#的lambda表达式功能很容易被开发人员滥用。我给自己设定了一个规则：如果需要在回调放方法中包含3行以上代码，就不适用lambda表达式。相反的，我会手动写一个方法，并为其分配一个自己的名称。

 

八、 委托和反射

　　到本节为止，为了使用委托，开发人员必须实现知道要回调的那个方法的原型。例如，如果fb是引用了一个Feedback委托的变量(第一节第二个示例程序)，那么为了调用这个委托，代码应该这样写：

fb(item);   //item为Int32类型

　　可以看出，在编码的时候，开发人员必须知道回调方法需要多少个参数，以及这些参数的具体类型。还好，开发人员几乎总是知道这些信息，所以像前面那样写代码是没有问题的。

　　不过在个别情况下，开发人员在编译时并不知道这些信息。在11章"事件"讨论EventSet类型时，曾经展示过一个例子。这个例子用一个字典来维护一组不同的委托类型。在运行时，为了引发事件，要在字典中查找并调用委托。但在编译时，我们不能准确地知道要调用哪个委托，哪些参数必须传给委托的回调方法。

　　System.Delegate提供了几个方法。在编译时不知道委托的这些必要信息时，可利用这个方法来创建并调用一个委托。以下是Dela\egate定义的这几个方法：

public abstract class Delegate {
    // 构造用于包装指定静态方法的一个"type"委托
    public static Delegate CreateDelegate(Type type, MethodInfo method);
    public static Delegate CreateDelegate(Type type, MethodInfo method,Boolean throwOnBindFailure);

    // 构造用于包装指定实例方法的一个"type"委托
    public static Delegate CreateDelegate(Type type,Object firstArgument, MethodInfo method); //firstArgument指的是this
    public static Delegate CreateDelegate(Type type,Object firstArgument, MethodInfo method,Boolean throwOnBindFailure);

    // 调用委托并传递参数
    public Object DynamicInvoke(params Object[] args);

}

　　所有CreateDelegate方法构造的都是从Delegate派生的一个类型新对象，具体类型由第一个参数type来标识。MethodInfo参数指出应该回调的方法；要用反射来获取这个值。如果希望委托包装一个实例方法，还要向CreateDelegate传递一个firstArgument参数，指定应作为this参数(第一个参数)传给实例方法的对象。最后，如果委托不能绑定到method参数指定的方法，CreateDelegate通常应该抛出一个异常。

　　System.Delegate的DynamicInvoke方法允许调用委托对象的回调方法，传递一组在运行时确定的参数。调用DynamicInvoke时，它会在内部保证传递的参数与回调方法期望的参数兼容。如果兼容，就调用回调方法；否则抛出一个异常。DynamicInvoke返回回调方法所返回的对象。

　　下面代码展示了如何使用CreateDelegate和DynamicInvoke方法：

internal static class DelegateReflection
    {
        // 下面是一些不同的委托定义
        private delegate Object TwoInt32s(Int32 n1, Int32 n2);
        private delegate Object OneString(String s1);

        public static void Go(String[] args)
        {
            if (args.Length < )
            {
                String fileName = Path.GetFileNameWithoutExtension(Assembly.GetEntryAssembly().Location);

                String usage =
                   @"Usage:" +
                   "{0}{1} delType methodName [Arg1] [Arg2]" +
                   "{0}   where delType must be TwoInt32s or OneString" +
                   "{0}   if delType is TwoInt32s, methodName must be Add or Subtract" +
                   "{0}   if delType is OneString, methodName must be NumChars or Reverse" +
                   "{0}" +
                   "{0}Examples:" +
                   "{0}   {1} TwoInt32s Add 123 321" +
                   "{0}   {1} TwoInt32s Subtract 123 321" +
                   "{0}   {1} OneString NumChars \"Hello there\"" +
                   "{0}   {1} OneString Reverse  \"Hello there\"";
                Console.WriteLine(usage, Environment.NewLine, fileName);
                return;
            }

            // 将delType参数转换为一个委托类型
            Type delType = Type.GetType(args[]);
            if (delType == null)
            {
                Console.WriteLine("Invalid delType argument: " + args[]);
                return;
            }

            Delegate d;
            try
            {
                // 将Arg1参数转换为一个方法
                MethodInfo mi = typeof(Program).GetMethod(args[], BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Static);

                // 创建包装了静态方法的一个委托对象
                d = Delegate.CreateDelegate(delType, mi);
            }
            catch (ArgumentException)
            {
                Console.WriteLine("Invalid methodName argument: " + args[]);
                return;
            }

            // 创建一个数组，其中只包含要通过委托对象传给方法的参数
            Object[] callbackArgs = new Object[args.Length - ];

            if (d.GetType() == typeof(TwoInt32s))
            {
                try
                {
                    // 将String类型的参数转换为Int32类型的参数
                    for (Int32 a = ; a < args.Length; a++)
                        callbackArgs[a - ] = Int32.Parse(args[a]);
                }
                catch (FormatException)
                {
                    Console.WriteLine("Parameters must be integers.");
                    return;
                }
            }

            if (d.GetType() == typeof(OneString))
            {
                // 只复制String参数
                Array.Copy(args, , callbackArgs, , callbackArgs.Length);
            }

            try
            {
                // 调用委托并显示结果
                Object result = d.DynamicInvoke(callbackArgs);
                Console.WriteLine("Result = " + result);
            }
            catch (TargetParameterCountException)
            {
                Console.WriteLine("Incorrect number of parameters specified.");
            }
        }

        // 这个回调方法获取2个Int32类型的参数
        private static Object Add(Int32 n1, Int32 n2)
        {
            return n1 + n2;
        }

        // 这个回调方法获取2个Int32类型的参数
        private static Object Subtract(Int32 n1, Int32 n2)
        {
            return n1 - n2;
        }

        // 这个回调方法获取1个String类型的参数
        private static Object NumChars(String s1)
        {
            return s1.Length;
        }

        // 这个回调方法获取1个String类型的参数
        private static Object Reverse(String s1)
        {
            Char[] chars = s1.ToCharArray();
            Array.Reverse(chars);
            return new String(chars);
        }
    }