談C#中的Delegate

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引言

    Delegate是Dotnet1.0的時候已經存在的特性了，但由於在實際工作中一直沒有機會使用Delegate這個特性，所以一直沒有對它作整理。這兩天，我再度翻閱了一些關於Delegate的資料，並開始正式整理這個C#中著名的特性。本文將由淺入深的談一下Delegate這個特性。

一.Delegate是什嗎？

    Delegate中文翻譯為“委託”。Msdn中對Delegate的解釋如下：

    C#中的委託類似於C或C++中的函數指標。使用委託使程式員可以將方法引用封裝在委派物件內。然後可以將該委派物件傳遞給可調用所引用方法的代碼，而不必在編譯時間知道將調用哪個方法。與C或C++中的函數指標不同，委託是物件導向、型別安全的，並且是安全的。

    如果你是第一次接觸Delegate這個概念，你可能會對上面這段文字感覺不知所云，不過不要緊，你可以先把Delegate認為就是一個函數指標。

    而當你面對一個虛無的概念時，最好的應對方法就是直接看執行個體。下面一個簡單的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();  //聲明了一個Delegate Type    public DelegateMethod delegateMethod;   //聲明了一個Delegate對象    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("---------");        }    }}

上面是一個Delegate的使用例子，運行看看結果吧。下面我稍微解釋一下：

【1】public delegate void DelegateMethod();這裡聲明了一個Delegate的類型，名為DelegateMethod，這種Delegate類型可以搭載：傳回值為void，無傳入參數的函數。

【2】public DelegateMethod delegateMethod;這裡聲明了一個DelegateMethod的對象（即，聲明了某種Delegate類型的對象）。

區分：DelegateMethod是類型，delegateMethod是對象。

【3】為什麼上面說Delegate可以看做是函數指標呢？看下面這段代碼：

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

 

這裡delegateMethod搭載了3個函數，而且可以通過調用delegateMethod.Invoke();運行被搭載的函數。這就是Delegate可以看作為函數指標的原因。上面這段代碼中，delegateMethod只能搭載：傳回值為void，無傳入參數的函數（見：NonStaticMethod，StaticMethod，OtherClassMethod的定義），這和Delegate型別宣告有關（見DelegateMethod的聲明：public delegate void DelegateMethod()）。

【4】Delegate在搭載多個方法時，可以通過+=增加搭載的函數，也可以通過-=來去掉Delegate中的某個函數。

二.Delegate和C++中函數指標的區別

    Delegate和C++中的函數指標很像，但如果深入對比，發現其實還是有區別的，區別主要有三個方面（參考Stanley B. Lippman的一篇文章）

      1) 一個 delegate對象一次可以搭載多個方法（methods），而不是一次一個。當我們喚起一個搭載了多個方法（methods）的delegate，所有方法以其“被搭載到delegate對象的順序”被依次喚起。

      2) 一個delegate對象所搭載的方法（methods）並不需要屬於同一個類別。一個delegate對象所搭載的所有方法（methods）必須具有相同的原型和形式。然而，這些方法（methods）可以即有static也有non-static，可以由一個或多個不同類別的成員組成。

      3) 一個delegate type的聲明在本質上是建立了一個新的subtype instance，該 subtype 派生自 .NET library framework 的 abstract base classes Delegate 或 MulticastDelegate，它們提供一組public methods用以詢訪delegate對象或其搭載的方法（methods） ，與函數指標不同，委託是物件導向、型別安全並且安全的。

    看完上面關於Delegate的介紹，相信大家對它也有所瞭解了，下面我們將進行更深入地討論！

三.Delegate什麼時候該用？

    看完上面的介紹，你可以會有一些疑問，為什麼會有Delegate？實際中什麼時候會用到？什麼時候應該去用？ 在回答這些問題之前，大家可以先看看下面這段代碼：

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)  //當petrol的值小於10時，出發警報            {                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();    }}

看完了上面的代碼後，你可能會問：為什麼不在public int Petrol中直接調用Alerter.NotEnoughPetrol呢？因為Car模組和Alerter模組本身是兩個獨立的子系統，如果直接調用，耦合性就會增加，這不是我們願意看到的。

    其實以上的代碼是設計模式中的觀察者模式（觀察者模式又稱Source/Listener模式）的實現，當汽車在運行中汽油量<10時，警報器便會發出警報。在上面代碼中，Delegate相當於一個存放回呼函數的函數指標，使用Delegate，我們可以非常方便地實現觀察者模式。而其實，在需要使用回呼函數時，我們都可以考慮使用Delegate。

    不知道你有沒有發現在上面的代碼中還有一個問題呢？

public event Notify notifier;

 

上面的代碼中，我們定義了一個Event，而事實上：

public Notify notifier;

這樣寫，也完全可以滿足我們的需求，這就引出了我們的另一個問題，Delegate和Event!

四.Delegate與Event

【1】Delegate和Event的關係

    看微軟的代碼時，我們會發現Delegate和Event這兩個關鍵字經常會一起出現！究竟他們是什麼關係呢？

    在Msdn中，有一段話描述Delegate和Event之間的關係，其實很簡單：

        聲明事件：若要在類內聲明事件，首先必須聲明該事件的委託類型。

【2】Delegate和Event配合使用的效果

    看下面幾幅圖，這是我從一個C#的Application程式截下來的：

 

從看到，在響應圖形介面的操作中，我們用到了Event和Delegate，相信這也我們使用Event和Delegate最頻繁的地方了。這裡我還想羅嗦一下，平時需要我們自己寫代碼的介面事件響應函數，如：button_Click(…)，其實都是回呼函數，在自動產生的檔案Form1.Designer.cs中，VS把事件和其對應的回呼函數（即：button_Click(…)等）關聯起來，當觸發某事件時，對應的回呼函數便會執行。

【3】“public Notify notifier”和“public event Notify notifier”的區別

    關於這個問題，我們直接ildasm看看IL代碼吧:>

“public Notify notifier”的IL代碼，

 

“public event Notify notifier”的IL代碼，

 

差別其實已經很明顯了，“public Notify notifier”相當於Class裡面的Field，存取層級是public，而“public event Notify notifier”則相當於Property，存取層級是private！由於以上的差別，他們在某些使用上，會稍有不同，詳細的可參考shensr寫的《delegate vs. event》。

五.Delegate中的Invoke與BeginInvoke方法

   簡單說一下，Invoke與BeginInvoke都是執行Delegate裡的搭載函數，而不同的是：Invoke是一個同步方法，BeginInvoke是一個非同步方法呼叫。關於這個，有一篇文章《Invoke and BeginInvoke》，對此介紹的比較詳細，這裡就不多說了。

六.小結   

    回顧一下，到底什麼時候我們可能會用到Delegate：

【1】.當我們在C#中需要類似函數指標這樣東西時。

【2】.當我們需要使用回呼函數的時候。

【3】.需要非同步呼叫的時候。

【4】.實現觀察者模式的時候。

【5】.處理事件響應的時候。

    以上內容均為個人看法，如果有錯漏，請各位及時指出:>

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