代码改变世界

谈C#中的Delegate

2009-07-26 20:37  hyddd  阅读(154532)  评论(48编辑  收藏  举报

引言

    Delegate是Dotnet1.0的时候已经存在的特性了,但由于在实际工作中一直没有机会使用Delegate这个特性,所以一直没有对它作整理。这两天,我再度翻阅了一些关于Delegate的资料,并开始正式整理这个C#中著名的特性。本文将由浅入深的谈一下Delegate这个特性。

一.Delegate是什么?

    Delegate中文翻译为“委托”。Msdn中对Delegate的解释如下:

    C#中的委托类似于C或C++中的函数指针。使用委托使程序员可以将方法引用封装在委托对象内。然后可以将该委托对象传递给可调用所引用方法的代码,而不必在编译时知道将调用哪个方法。与C或C++中的函数指针不同,委托是面向对象、类型安全的,并且是安全的。

    如果你是第一次接触Delegate这个概念,你可能会对上面这段文字感觉不知所云,不过不要紧,你可以先把Delegate认为就是一个函数指针。

    而当你面对一个虚无的概念时,最好的应对方法就是直接看实例。下面一个简单的Delegate使用例子。

class Program
    {
        static void OtherClassMethod(){
            Console.WriteLine("Delegate an other class's method");
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            var test = new TestDelegate();
            test.delegateMethod = new TestDelegate.DelegateMethod(test.NonStaticMethod);
            test.delegateMethod += new TestDelegate.DelegateMethod(TestDelegate.StaticMethod);
            test.delegateMethod += Program.OtherClassMethod;
            test.RunDelegateMethods();
        }
    }

    class TestDelegate
    {
        public delegate void DelegateMethod();  //声明了一个Delegate Type

        public DelegateMethod delegateMethod;   //声明了一个Delegate对象

        public static void StaticMethod()   
        {
            Console.WriteLine("Delegate a static method");
        }

        public void NonStaticMethod()   
        {
            Console.WriteLine("Delegate a non-static method");
        }

        public void RunDelegateMethods()
        {
            if(delegateMethod != null){
                Console.WriteLine("---------");
                delegateMethod.Invoke();    
                   Console.WriteLine("---------");
            }
        }
    }

上面是一个Delegate的使用例子,运行看看结果吧。下面我稍微解释一下:

【1】public delegate void DelegateMethod();这里声明了一个Delegate的类型,名为DelegateMethod,这种Delegate类型可以搭载:返回值为void,无传入参数的函数。

【2】public DelegateMethod delegateMethod;这里声明了一个DelegateMethod的对象(即,声明了某种Delegate类型的对象)。

区分:DelegateMethod是类型,delegateMethod是对象。

【3】为什么上面说Delegate可以看做是函数指针呢?看下面这段代码:

test.delegateMethod = new TestDelegate.DelegateMethod(test.NonStaticMethod); 
test.delegateMethod += new TestDelegate.DelegateMethod(TestDelegate.StaticMethod); 
test.delegateMethod += Program.OtherClassMethod; 

这里delegateMethod搭载了3个函数,而且可以通过调用delegateMethod.Invoke();运行被搭载的函数。这就是Delegate可以看作为函数指针的原因。上面这段代码中,delegateMethod只能搭载:返回值为void,无传入参数的函数(见:NonStaticMethod,StaticMethod,OtherClassMethod的定义),这和Delegate类型声明有关(见DelegateMethod的声明:public delegate void DelegateMethod())。

【4】Delegate在搭载多个方法时,可以通过+=增加搭载的函数,也可以通过-=来去掉Delegate中的某个函数。

二.Delegate和C++中函数指针的区别

    Delegate和C++中的函数指针很像,但如果深入对比,发现其实还是有区别的,区别主要有三个方面(参考Stanley B. Lippman的一篇文章)

      1) 一个 delegate对象一次可以搭载多个方法(methods),而不是一次一个。当我们唤起一个搭载了多个方法(methods)的delegate,所有方法以其“被搭载到delegate对象的顺序”被依次唤起。

      2) 一个delegate对象所搭载的方法(methods)并不需要属于同一个类别。一个delegate对象所搭载的所有方法(methods)必须具有相同的原型和形式。然而,这些方法(methods)可以即有static也有non-static,可以由一个或多个不同类别的成员组成。

      3) 一个delegate type的声明在本质上是创建了一个新的subtype instance,该 subtype 派生自 .NET library framework 的 abstract base classes Delegate 或 MulticastDelegate,它们提供一组public methods用以询访delegate对象或其搭载的方法(methods) 与函数指针不同,委托是面向对象、类型安全并且安全的

    看完上面关于Delegate的介绍,相信大家对它也有所了解了,下面我们将进行更深入地讨论!

三.Delegate什么时候该用?

    看完上面的介绍,你可以会有一些疑问,为什么会有Delegate?实际中什么时候会用到?什么时候应该去用? 在回答这些问题之前,大家可以先看看下面这段代码:

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var car = new Car(15);
            new Alerter(car);
            car.Run(120);
        }
    }

    class Car
    {
        public delegate void Notify(int value);
        public event Notify notifier;

        private int petrol = 0;
        public int Petrol
        {
            get { return petrol; }
            set
            {
                petrol = value;
                if (petrol < 10)  //当petrol的值小于10时,出发警报
                {
                    if (notifier != null)
                    {
                        notifier.Invoke(Petrol);
                    }
                }
            }
        }

        public Car(int petrol)
        {
            Petrol = petrol;
        }

        public void Run(int speed)
        {
            int distance = 0;
            while (Petrol > 0)
            {
                Thread.Sleep(500);
                Petrol--;
                distance += speed;
                Console.WriteLine("Car is running... Distance is " + distance.ToString());
            }
        }
    }

    class Alerter
    {
        public Alerter(Car car)
        {
            car.notifier += new Car.Notify(NotEnoughPetrol);
        }

        public void NotEnoughPetrol(int value)
        {
            Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Red;
            Console.WriteLine("You only have " + value.ToString() + " gallon petrol left!");
            Console.ResetColor();
        }
    }

看完了上面的代码后,你可能会问:为什么不在public int Petrol中直接调用Alerter.NotEnoughPetrol呢?因为Car模块和Alerter模块本身是两个独立的子系统,如果直接调用,耦合性就会增加,这不是我们愿意看到的。

    其实以上的代码是设计模式中的观察者模式(观察者模式又称Source/Listener模式)的实现,当汽车在运行中汽油量<10时,警报器便会发出警报。在上面代码中,Delegate相当于一个存放回调函数的函数指针,使用Delegate,我们可以非常方便地实现观察者模式。而其实,在需要使用回调函数时,我们都可以考虑使用Delegate

    不知道你有没有发现在上面的代码中还有一个问题呢?

public event Notify notifier;

上面的代码中,我们定义了一个Event,而事实上:

public Notify notifier;

这样写,也完全可以满足我们的需求,这就引出了我们的另一个问题,Delegate和Event!

四.Delegate与Event

【1】Delegate和Event的关系

    看微软的代码时,我们会发现Delegate和Event这两个关键字经常会一起出现!究竟他们是什么关系呢?

    在Msdn中,有一段话描述Delegate和Event之间的关系,其实很简单:

        声明事件:若要在类内声明事件,首先必须声明该事件的委托类型。

【2】Delegate和Event配合使用的效果

    看下面几幅图,这是我从一个C#的Application程序截下来的:

 

从上图看到,在响应图形界面的操作中,我们用到了Event和Delegate,相信这也我们使用Event和Delegate最频繁的地方了。这里我还想罗嗦一下,平时需要我们自己写代码的界面事件响应函数,如:button_Click(…),其实都是回调函数,在自动生成的文件Form1.Designer.cs中,VS把事件和其对应的回调函数(即:button_Click(…)等)关联起来,当触发某事件时,对应的回调函数便会执行。

【3】“public Notify notifier”和“public event Notify notifier”的区别

    关于这个问题,我们直接ildasm看看IL代码吧:>

“public Notify notifier”的IL代码,如图:

 

“public event Notify notifier”的IL代码,如图:

 

差别其实已经很明显了,“public Notify notifier”相当于Class里面的Field,访问级别是public,而“public event Notify notifier”则相当于Property,访问级别是private!由于以上的差别,他们在某些使用上,会稍有不同,详细的可参考shensr写的《delegate vs. event》。

五.Delegate中的Invoke与BeginInvoke方法

   简单说一下,Invoke与BeginInvoke都是执行Delegate里的搭载函数,而不同的是:Invoke是一个同步方法,BeginInvoke是一个异步方法。关于这个,有一篇文章《Invoke and BeginInvoke》,对此介绍的比较详细,这里就不多说了。

六.小结   

    回顾一下,到底什么时候我们可能会用到Delegate:

【1】.当我们在C#中需要类似函数指针这样东西时。

【2】.当我们需要使用回调函数的时候。

【3】.需要异步调用的时候。

【4】.实现观察者模式的时候。

【5】.处理事件响应的时候。

    以上内容均为个人看法,如果有错漏,请各位及时指出:>

    转载请说明出处,谢谢![hyddd(http://www.cnblogs.com/hyddd/)]

参考资料

【1】Msdn委托教程Msdn事件教程

【2】《深入探索面向对象事件(Delegate)机制

【3】《对.net事件的看法

【4】《Invoke and BeginInvoke

【5】《delegate vs. event

【6】《C#事件(event)解析

【7】《C# Delegate 简介

作者:hyddd
出处:http://www.cnblogs.com/hyddd/
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