聊聊 C# 中的委托
- 什么是委托（Delegate）
- 单播委托（Unicast Delegate）
- 多播委托（Multicast Delegate）
- 内置委托（Action & Func）
- 单播委托（使用 Action 和 Func）
- 多播委托（使用 Action）
- 多播委托（使用 Func）
- 使用内置 Action 和 Func 的好处
- Action 委托
- Func 委托
- 什么情况下才需要自定义委托
- 1. 方法签名不匹配
- 2. 提高代码可读性和语义清晰性
- 3. 多播委托的需求
- 4. 事件处理
- 5. 异步操作
- 6. 泛型约束
- 总结
什么是委托（Delegate）
委托（Delegate）是一种类型安全的函数指针，它允许你将方法作为参数传递给其他方法，或者将方法赋值给变量。委托在 C# 中用于事件处理、回调函数、多播委托等场景。
- 委托的声明
委托的声明类似于方法的声明，但不包含方法体。例如：
public delegate void MyDelegate(string message);
这个声明定义了一个名为 MyDelegate 的委托类型，它接受一个 string 类型的参数并且没有返回值。
- 委托的实例化
你可以将一个方法赋值给委托实例，只要方法的签名与委托的签名匹配。例如：
public void PrintMessage(string message)
{
Console.WriteLine(message);
}
MyDelegate myDelegate = new MyDelegate(PrintMessage);
myDelegate("Hello, World!");
单播委托（Unicast Delegate）
单播委托是指只能引用一个方法的委托。这是 C# 中最常见的委托类型。
示例代码：
using System;
// 1. 定义委托类型
public delegate void MyDelegate(string message);
public class Program
{
// 定义一个方法，它的签名与委托类型匹配
public static void Method1(string message)
{
Console.WriteLine("Method1: " + message);
}
public static void Main()
{
// 2. 创建委托实例并关联方法
MyDelegate del1 = new MyDelegate(Method1);
// 3. 调用委托
del1("Hello, World!");
}
}
输出结果：
Method1: Hello, World!
解释：
- 在上面的示例中，我们首先定义了一个名为
MyDelegate的委托类型，它接受一个string类型的参数，没有返回值。 - 然后定义了一个方法
Method1，它的签名与MyDelegate匹配。 - 创建了一个委托实例
del1，并将其关联到Method1。 - 调用
del1时，Method1被执行。
多播委托（Multicast Delegate）
委托可以组合多个方法，形成一个多播委托。多播委托是指可以引用多个方法的委托。通过使用多播委托，可以将多个方法组合在一起，形成一个调用列表。
示例代码：
using System;
// 1. 定义委托类型
public delegate void MyDelegate(string message);
public class Program
{
// 定义两个方法，它们的签名与委托类型匹配
public static void Method1(string message)
{
Console.WriteLine("Method1: " + message);
}
public static void Method2(string message)
{
Console.WriteLine("Method2: " + message);
}
public static void Main()
{
// 2. 创建委托实例并关联方法
MyDelegate del1 = new MyDelegate(Method1);
MyDelegate del2 = new MyDelegate(Method2);
// 3. 组合委托
MyDelegate multicastDelegate = del1 + del2;
// 4. 调用委托
multicastDelegate("Hello, World!");
// 5. 移除方法
multicastDelegate -= del1;
// 再次调用委托
multicastDelegate("Hello again!");
}
}
输出结果：
Method1: Hello, World!
Method2: Hello, World!
Method2: Hello again!
解释：
- 在上面的示例中，我们首先定义了一个名为
MyDelegate的委托类型，它接受一个string类型的参数，没有返回值。 - 然后定义了两个方法
Method1和Method2，它们的签名与MyDelegate匹配。 - 创建了两个委托实例
del1和del2，分别关联Method1和Method2。 - 使用
+运算符将del1和del2组合成一个多播委托multicastDelegate。 - 调用
multicastDelegate时，Method1和Method2会按顺序被调用。 - 使用
-运算符从multicastDelegate中移除del1，再次调用时只有Method2被执行。
通过这种方式，多播委托为 C# 提供了一种强大的机制来处理 事件和回调，使得代码更加灵活和可扩展。
内置委托（Action & Func）
当然，我们可以使用 C# 内置的 Action 和 Func 委托来实现 单播和多播委托 。下面我会分别给出示例代码。
单播委托（使用 Action 和 Func）
示例代码：
using System;
public class Program
{
// 定义一个方法，它的签名与 Action<string> 匹配
public static void PrintMessage(string message)
{
Console.WriteLine("Message: " + message);
}
// 定义一个方法，它的签名与 Func<int, int, int> 匹配
public static int Add(int a, int b)
{
return a + b;
}
public static void Main()
{
// 单播委托示例：使用 Action<string>
Action<string> actionDelegate = new Action<string>(PrintMessage);
actionDelegate("Hello, World!");
// 单播委托示例：使用 Func<int, int, int>
Func<int, int, int> funcDelegate = new Func<int, int, int>(Add);
int result = funcDelegate(3, 4);
Console.WriteLine("Result from funcDelegate: " + result);
}
}
输出结果：
Message: Hello, World!
Result from funcDelegate: 7
解释：
- 使用
Action<string>委托来实现单播委托，关联PrintMessage方法。 - 使用
Func<int, int, int>委托来实现单播委托，关联Add方法。 - 调用这些委托时，分别执行关联的方法。
多播委托（使用 Action）
Action 委托在 C# 中通常用于表示无返回值的方法。它是一组预定义的委托类型之一，旨在简化代码编写并提高可读性。
示例代码：
using System;
public class Program
{
// 定义两个方法，它们的签名与 Action<string> 匹配
public static void PrintMessage1(string message)
{
Console.WriteLine("Message1: " + message);
}
public static void PrintMessage2(string message)
{
Console.WriteLine("Message2: " + message);
}
public static void Main()
{
// 创建 Action<string> 委托实例并关联方法
Action<string> actionDelegate1 = new Action<string>(PrintMessage1);
Action<string> actionDelegate2 = new Action<string>(PrintMessage2);
// 组合委托
Action<string> multicastDelegate = actionDelegate1 + actionDelegate2;
// 调用委托
multicastDelegate("Hello, World!");
// 移除方法
multicastDelegate -= actionDelegate1;
// 再次调用委托
multicastDelegate("Hello again!");
}
}
输出结果：
Message1: Hello, World!
Message2: Hello, World!
Message2: Hello again!
解释：
- 使用
Action<string>委托来实现多播委托，关联PrintMessage1和PrintMessage2方法。 - 使用
+运算符将actionDelegate1和actionDelegate2组合成一个多播委托multicastDelegate。 - 调用
multicastDelegate时，PrintMessage1和PrintMessage2会按顺序被调用。 - 使用
-运算符从multicastDelegate中移除actionDelegate1，再次调用时只有PrintMessage2被执行。
多播委托（使用 Func）
Func 委托通常用于返回值，因此多播委托的使用场景较少。不过，我们可以通过组合多个 Func 委托来实现类似的效果，但需要注意的是，Func 委托的返回值会覆盖之前的返回值。
示例代码：
using System;
public class Program
{
// 定义两个方法，它们的签名与 Func<int, int> 匹配
public static int Increment(int value)
{
return value + 1;
}
public static int Double(int value)
{
return value * 2;
}
public static void Main()
{
// 创建 Func<int, int> 委托实例并关联方法
Func<int, int> funcDelegate1 = new Func<int, int>(Increment);
Func<int, int> funcDelegate2 = new Func<int, int>(Double);
// 组合委托
Func<int, int> multicastFunc = funcDelegate1 + funcDelegate2;
// 调用委托
// 注意：Func 的多播委托调用会覆盖之前的返回值
int result = multicastFunc(3);
Console.WriteLine("Result from multicastFunc: " + result);
}
}
输出结果：
Unhandled Exception: System.MulticastNotSupportedException: Multicast delegate invocation with non-void return type is not allowed.
解释：
- 使用
Func<int, int>委托来尝试实现多播委托，关联Increment和Double方法。 - 尝试使用
+运算符将funcDelegate1和funcDelegate2组合成一个多播委托multicastFunc。 - 调用
multicastFunc时，会抛出MulticastNotSupportedException异常，因为Func委托的多播调用不支持非void返回类型。
使用内置 Action 和 Func 的好处
Action 委托
Action 委托是 C# 提供的内置委托类型，用于表示没有返回值的方法。Action 委托有多个重载版本，可以接受 0 到 16 个参数。
Func 委托
Func 委托是 C# 提供的内置委托类型，用于表示有返回值的方法。Func 委托有多个重载版本，可以接受 0 到 16 个参数，并且最后一个参数是返回值类型。
推荐使用他们的好处：
- 简洁性：使用
Action & Func可以避免显式声明委托类型，使代码更简洁。 - 类型安全：
Action & Func是类型安全的函数指针，允许你将方法作为参数传递或赋值给变量，编译器会检查参数类型和数量。 - 内置支持：
Action & Func是C#标准库的一部分，无需额外定义。
他们的区别：
Action：用于表示 没有返回值的方法，有多个重载版本，可以接受0到16个参数。Func：用于表示 有返回值的方法，有多个重载版本，可以接受0到16个参数，并且最后一个参数是返回值类型。
什么情况下才需要自定义委托
自定义委托在某些特定情况下是非常有用的，尤其是在现有的内置委托（如 Action 和 Func）无法满足需求时。以下是需要自定义委托的一些常见场景：
1. 方法签名不匹配
当你的方法签名与现有的 Action 或 Func 委托不匹配时，你需要定义一个自定义委托。例如，如果你有一个方法接受特定类型的参数并返回特定类型的值，而这些类型不是通用的或数量超过 Func 和 Action 支持的最大参数数量（16个），那么你需要自定义委托。
示例：
public delegate bool CustomDelegate(int x, string y, double z);
2. 提高代码可读性和语义清晰性
有时为了提高代码的可读性和语义清晰性，即使方法签名可以使用 Action 或 Func，你仍然可以选择定义一个自定义委托。通过给委托一个有意义的名字，可以使代码更具描述性。
public delegate void EventHandler(object sender, EventArgs e);
// 使用自定义委托使代码更易读
public event EventHandler OnDataReceived;
3. 多播委托的需求
当你需要将多个方法组合成一个多播委托，并且希望这些方法具有特定的签名时，自定义委托可以提供更好的控制和灵活性。
示例：
public delegate void NotificationHandler(string message);
NotificationHandler handler = null;
void RegisterNotifications()
{
handler += HandleNotification1;
handler += HandleNotification2;
}
void HandleNotification1(string message)
{
Console.WriteLine("Handler 1: " + message);
}
void HandleNotification2(string message)
{
Console.WriteLine("Handler 2: " + message);
}
4. 事件处理
在 C# 中，事件通常使用委托来定义。虽然你可以使用 EventHandler 或 EventHandler<TEventArgs>，但在某些情况下，你可能需要定义一个更具体的委托来处理特定类型的事件。
示例：
public class DataChangedEventArgs : EventArgs
{
public int OldValue { get; }
public int NewValue { get; }
public DataChangedEventArgs(int oldValue, int newValue)
{
OldValue = oldValue;
NewValue = newValue;
}
}
public delegate void DataChangedEventHandler(object sender, DataChangedEventArgs e);
public class DataSource
{
public event DataChangedEventHandler DataChanged;
protected virtual void OnDataChanged(DataChangedEventArgs e)
{
DataChanged?.Invoke(this, e);
}
}
5. 异步操作
对于复杂的异步操作，特别是那些涉及回调函数的情况，自定义委托可以帮助更好地组织和管理代码。
示例：
public delegate void AsyncOperationCompletedHandler(bool success, string result);
public class AsyncService
{
public void PerformAsyncOperation(AsyncOperationCompletedHandler callback)
{
// 模拟异步操作
Task.Run(() =>
{
// 操作完成后调用回调
callback(true, "Operation completed successfully");
});
}
}
6. 泛型约束
有时你需要对委托中的泛型参数施加约束，这在 Func 和 Action 中是无法直接实现的。通过自定义委托，你可以添加泛型约束以确保类型安全。
示例：
public delegate TResult CustomGenericDelegate<in T, out TResult>(T arg) where T : class;
通过自定义委托，你可以更灵活地处理各种编程需求，同时保持代码的清晰性和可维护性。如果你发现现有的 Action 和 Func 委托已经足够满足需求（通常大多数情况下内置委托类型已经足够需求），则无需额外定义自定义委托。
总结
Action和Func是C#中非常方便的委托类型，可以简化委托的定义和使用。Action适用于没有返回值的方法。Func适用于有返回值的方法。- 多播委托通常使用
Action来实现，而Func由于其返回值特性，多播调用不常用。
希望这些示例能帮助你更好地理解如何使用 Action 和 Func 来实现单播和多播委托。
