Delegate、Predicate、Action和Func
写在前面
先说下什么是委托(Delegate),委托在C#中是一种类型,和Class是一个级别,但是我们经常把它看做是一个方法。为什么是方法?准确的说应该是回调函数,在C运行时的qsort函数获取指向一个回调函数的指针,以便对数组中的元素进行排序。C#中提供了一种机制,就是委托,一种回调函数的机制。
在我们做项目的过程中,委托用到的地方很多,像线程中修改窗体的状态、窗体控件事件和异步操作已完成等,以前我们创建委托的时候用delegate关键字,而且也比较麻烦,自从C#4.0有了泛型,也就有了泛型委托,使用Predicate、Action和Func我们可以更好的创建委托。
Delegate
我们以前定义一个委托可以这样:
delegate Boolean delgate1(int item);
public void delgateCommon()
{
var d1 = new delgate1(delegateMethod1);
if (d1())
{ }
}
static bool delegateMethod1(int item)
{
return false;
}
通过上面简单的示例可以看到,先创建一个delgate1的委托类型,参数类型是int,返回值时bool,下面定义一个静态方法delegateMethod1,创建一个delgate1类型的实例,参数为delegateMethod1方法名,这个也成为订阅或是注册,为这个委托类型注册一个回调方法,下面就是调用了,我们在C#创建调用一个委托就是这么简单,其实是很复杂的,只不过这些工作是编译器帮我们做了。
需要注意的是上面定义的回调方法是静态(static),如果我们创建的不是静态方法,也是可以,只不过调用的时候需要实例访问。
静态方法都是通过关键字static来定义的,静态方法不需要实例这个对象就可以通过类名来访问这个对象。在静态方法中不能直接访问类中的非静态成员。而用实例方法则需要通过具体的实例对象来调用,并且可以访问实例对象中的任何成员。如果用委托绑定实例方法的话需要用实例对象来访问,所以我们在绑定实例方法到委托的时 候必须同时让委托得到实例对象的信息,这样才能在委托被回调的时候成功执行这个实例方法。也就是说,当绑定实例方法给委托的时候,参数会被设置为这个参数所在类型的实例对象。如果给委托绑定的是静态方法,那么这个参数将被设置为NULL。
综上,委托既可以绑定静态方法也可以绑定实例方法,但是在绑定实例方法的时候,delegate的target属性就被设置为指向这个实例方法所属类型的一个实例对象。当绑定静态方法时,delegate的target属性就给NULL。
废话说的有点多,下面我们看下C#泛型委托,和结合一些匿名函数,lambda表达式的应用,其实就是一些特殊的委托。
Predicate
// 摘要:
// 表示定义一组条件并确定指定对象是否符合这些条件的方法。
//
// 参数:
// obj:
// 要按照由此委托表示的方法中定义的条件进行比较的对象。
//
// 类型参数:
// T:
// 要比较的对象的类型。
//
// 返回结果:
// 如果 obj 符合由此委托表示的方法中定义的条件,则为 true;否则为 false。
public delegate bool Predicate<in T>(T obj);
可以看到Predicate的签名是一个泛型参数,返回值是bool。需要注意的是T前面的in表示什么意思?请点这里。代码可以这样写:
public void delgatePredicate()
{
var d1 = new Predicate<int>(delegateMethod2);
if (d1())
{ }
}
static bool delegateMethod2(int item)
{
return false;
}
可以看到使用Predicate创建委托简化了好多,我们可以自定义参数,但是只能有一个,而且返回值必须是bool类型,是不是感觉限制太多了?无返回值或是多个参数怎么办?请看下面。
Action
// 摘要:
// 封装一个方法,该方法具有两个参数并且不返回值。
//
// 参数:
// arg1:
// 此委托封装的方法的第一个参数。
//
// arg2:
// 此委托封装的方法的第二个参数。
//
// 类型参数:
// T1:
// 此委托封装的方法的第一个参数类型。
//
// T2:
// 此委托封装的方法的第二个参数类型。
[TypeForwardedFrom("System.Core, Version=3.5.0.0, Culture=Neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089")]
public delegate void Action<in T1, in T2>(T1 arg1, T2 arg2);
上面是Action两个泛型参数的签名,最多支持十六个泛型参数,可以看到Action无返回值,创建代码如下:
public void delgateAction()
{
var d1 = new Action<int>(delegateMethod3);
var d2 = new Action<int, string>(delegateMethod4);
d1();
d2(, "");
}
static void delegateMethod3(int item)
{
}
static void delegateMethod4(int item, string str)
{
}
如果我们想创建的委托类型是有多个参数,而且必须要有返回值,我们怎么办?请看下面。
Func
// 摘要:
// 封装一个具有两个参数并返回 TResult 参数指定的类型值的方法。
//
// 参数:
// arg1:
// 此委托封装的方法的第一个参数。
//
// arg2:
// 此委托封装的方法的第二个参数。
//
// 类型参数:
// T1:
// 此委托封装的方法的第一个参数类型。
//
// T2:
// 此委托封装的方法的第二个参数类型。
//
// TResult:
// 此委托封装的方法的返回值类型。
//
// 返回结果:
// 此委托封装的方法的返回值。
[TypeForwardedFrom("System.Core, Version=3.5.0.0, Culture=Neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089")]
public delegate TResult Func<in T1, in T2, out TResult>(T1 arg1, T2 arg2);
上面是Func两个参数,一个返回值的签名,和Action一样最多支持十六个返回值,唯一的区别是Func支持自定义返回值类型,也可以看到T1、T2前修饰符是in,TResult前的修饰符是out,这个下面有说明。创建调用代码:
public void delgateFunc()
{
string hiddenMethodString = "";
var d1 = new Func<int, bool>(delegateMethod5);
var d2 = new Func<int, string, string>(delegate(int item, string str)
{
return hiddenMethodString;//匿名方法,好处:可读性更好,可以访问当前上下文
});
var d3 = new Func<string, string>((a) => {
return a;//lambda表达式,a作为参数,自动判断类型,如果单条语句,省略{}
});
d1();
d2(, "");
d3("");
}
static bool delegateMethod5(int item)
{
return true;
}
上面的代码中我们使用和匿名方法和lambda表达式,可以看出其中的好处,省略创建方法的过程,代码更简洁,在Func中使用lambda表达式是很常见的,匿名方法有个好处就是可以访问上下文中的变量,比如hiddenMethodString,关于匿名方法和lambda表达式在这就不做解读了,其实就是一种语法规范,随着C#的发展,也不断在发展变化中。
完整示例代码:
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text; namespace Predicate_Action_Func
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
delgateCommon();
} #region 常规委托
delegate Boolean delgate1(int item);
public void delgateCommon()
{
var d1 = new delgate1(delegateMethod1);
if (d1())
{
Console.WriteLine("");
}
}
bool delegateMethod1(int item)
{
return true;
}
#endregion #region Predicate委托-自定义参数(参数只能一个)
public void delgatePredicate()
{
var d1 = new Predicate<int>(delegateMethod2);
if (d1())
{ }
}
static bool delegateMethod2(int item)
{
return false;
}
#endregion #region Action委托-自定义参数(参数为多个,多类型,但无返回值)
public void delgateAction()
{
var d1 = new Action<int>(delegateMethod3);
var d2 = new Action<int, string>(delegateMethod4);
d1();
d2(, "");
}
static void delegateMethod3(int item)
{
}
static void delegateMethod4(int item, string str)
{
}
#endregion #region Func委托-自定义参数(参数为多个,多类型,但有返回值)
public void delgateFunc()
{
string hiddenMethodString = "";
var d1 = new Func<int, bool>(delegateMethod5);
var d2 = new Func<int, string, string>(delegate(int item, string str)
{
return hiddenMethodString;//匿名方法,好处:可读性更好,可以访问当前上下文
});
var d3 = new Func<string, string>((a) => {
return a;//lambda表达式,a作为参数,自动判断类型,如果单条语句,省略{}
});
d1();
d2(, "");
d3("");
}
static bool delegateMethod5(int item)
{
return true;
}
#endregion
}
}
逆变和协变
什么是逆变性、协变性?
我们这样创建和调用委托:
delegate object delgate1(FieldAccessException item);
public void delgateCommon()
{
var d1 = new delgate1(delegateMethod1);
Console.WriteLine(d1(new FieldAccessException()));
}
static string delegateMethod1(Exception item)
{
return "";
}
可以看出有些不同了,参数和返回类型不一致,delegateMethod1的参数类型(Exception)是委托的参数类型(FieldAccessException)的基类,delegateMethod1的返回类型(String)派生自委托的返回类型(Object),这种就是逆变和协变,编译和运行是可以的,也就是说是被允许的,逆变和协变只能用于引用类型,不用用于值类型或void。
逆变性:方法获取的参数可以是委托的参数类型的基类。
- 泛型类型参数可以从基类型更改为该类的派生类型
- 用in关键字标记逆变形式的类型参数
- 这个参数一般作输入参数,这个在Predicate、Action中有所体现
协变性:方法能返回从委托的返回类型派生的一个类型。
- 泛型类型参数可以从派生类型更改为它的基类型
- 用out关键字来标记协变形式的类型参数
- 这个参数一般作为返回值,这个在Func的TResult返回参数有所体现
可能有点晕,只要记住逆变是指参数,协变是指返回值;逆变是指基类到派生类,协变是指派生类到基类。
怎么用逆变,协变?
泛型委托Predicate、Action和Func都用到了逆变和协变,我们也可以不使用它们自定义一种泛型委托,如下:
delegate TResult MyDelegate<in T,out TResult>(T obj);
public void delgateZidingyi()
{
var d1 = new MyDelegate<FieldAccessException, object>(delegateMethod6);
d1(new FieldAccessException());
}
static string delegateMethod6(Exception item)
{
return "";
}
其实上面定义的委托类型MyDelegate,也不需要创建那么麻烦,使用Func就可以了,也从中看出泛型委托Predicate、Action和Func只是微软方便我们创建委托提供的一种方式,我们完全可以自定义,上面也说明了逆变和协变所起到的效果。
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