C#基础篇——委托

前言

在本章中，主要是借机这个C#基础篇的系列整理过去的学习笔记、归纳总结并更加理解透彻。

在.Net开发中，我们经常会遇到并使用过委托，如果能灵活的掌握并加以使用会使你在编程中游刃有余，然后对于很多接触C#时间不长的开发者而言，较好的理解委托和事件并不容易。

本节主要是讲述对委托的定义、委托的使用、多播委托、泛型委托、匿名方法、Func和Action委托、Lambda委托，并对它们进行讨论。

说明

简单说它就是一个能把方法当参数传递的对象，而且还知道怎么调用这个方法，同时也是粒度最小的“接口”（约束了指向方法的签名）。

开始

1.定义委托

委托：是一种定义方法签名的类型。 当实例化委托时，可以将其实例与任何具有兼容签名的方法相关联。 可以通过委托实例调用方法。

这里引用一个网友的说法：

某人有三子，让他们各自带一样东西出门，并带回一头猎物。
上面一句话可以理解为父亲对儿子的委托：猎物 办法(工具 某工具)-->delegate 猎物(返回值) 带回猎物(委托名)(工具(参数类型) x)-->delegate int GetValue(int i)
三个人执行委托的方法各不相同
兔子 打猎(工具 弓)-public static int GetValue1(int i){ return i; }
野鸡 买(工具 钱)-public static int GetValue2(int i){ return i*2; }
狼 诱捕(工具 陷阱)-public static int GetValue3(int i){ return i*i; }

2.简单的使用

一个委托类型定义了该类型的实例化时能调用的一类方法，这些方法含有同样的返回类型和同样参数（类型和参数个数相同）

比如：定义一个委托

delegate int Calculator (int x);

此委托适用于有着int返回类型和一个int类型参数方法。

static int Double (int x) { return x * 2; }

创建一个委托实例，并将方法赋值给委托实例

Calculator c = new Calculator(Double);
//或者另一种写法
Calculator c = Double;

通过委托实例的调用

int result = c(2);

3.多播委托

在开发中，我们有时候会遇到要通过调用一个委托，同时可以执行多个方法的时候，就可以考虑用多播委托。调用多个委托需要多次显示调用这个委托。所有的委托实例都可以包含多个方法，实现多播功能。

这个打个比方：多播，就像一群程序员在瞬聘网填好了求职意向后，某天有个公司发布了一个和这些程序员求职意向刚好相匹配的工作，然后这些求职者都被通知了 - “有一份好工作招人啦，你们可以直接申请去上班了！”。
也就是说，一个委托实例不仅可以指向一个方法，还可以指向多个方法。
多播委托，提供了一种类似于流水线的钩子机制，只要加载到这条流水线上的委托，都会被顺序执行。因为所有的都继承自MulticastDelegate,因此所有的委托都具有多播特性
        //声明一个委托，委托返回值为void
        public delegate void Greetings(String name);

        public static void Hello(String name)
        {
            Console.WriteLine("您好, {0}!", name);
        }

        public static void GoodBye(String name)
        {
            Console.WriteLine("再见, {0}!", name);
        }

        public static void Main()
        {
            Greetings greetings = Hello;
            //使用+=给委托添加方法
            greetings += GoodBye;
            String name = "艾三元";
            Console.WriteLine("这是一种调用方法：");
            //第一种执行方式
            greetings(name);
            //第二种执行方式
            Console.WriteLine("这是另一种使用方法");
            //返回委托的调用列表。
            Delegate[] delegates = greetings.GetInvocationList();
            //注意这里的delegates列表中存储的是Greetings类型的委托
            foreach (Greetings greeting in delegates)
            {
                greeting(name);
            }
            Console.ReadKey();
        }

说明：

• 如果是多播委托，委托的签名就必须返回 void ，否则，返回值应送到何处？当委托只包含一个方法的时候，则可以通过所封装的方法发现其返回类型的声明，不一定必须是void。实际上，如果编译器发现某个委托返回 void ，就会自动假定这是一个多播委托。
• “+=” 用来添加，“-=”用来从委托中删除方法调用

4.泛型委托

在之前的篇章中，我们已经学会了什么是泛型，因此，也方便我们理解泛型委托，简单的说，就是一种含有泛型参数的委托。

        public delegate T Calculator<T>(T arg);
        static int Double(int x) { return x * 2; }

        static class Utility
        {
            public static void Calculate<T>(T[] values, Calculator<T> c)
            {
                for (int i = 0; i < values.Length; i++)
                    values[i] = c(values[i]);
            }
        }
        static void Main(string[] args)
        {
            int[] values = { 11, 22, 33, 44 };

            Utility.Calculate(values, Double);
            foreach (int i in values)
                Console.Write(i + " "); // 22 44 66 88
            Console.ReadKey();
        }

5. 匿名方法

匿名方法，是在初始化委托时候内联声明的方法。

每次实例化一个委托时，都需要事先定义一个委托所要调用的方法。为了简化这个流程，C# 2.0开始提供匿名方法来实例化委托。这样，我们在实例化委托时就可以 “随用随写” 它的实例方法。

    static string GetNumber(string str)
    {
        return str;
    }
    delegate string DelNumber(string str);
    static void Main(string[] args)
    {
        //声明一个名称为GetNumber的具名方法
        DelNumber delNumber1 = GetNumber;
        Console.WriteLine(delNumber1("这是具名方法"));

        //匿名方法 ，未在别的地方定义方法，而是直接把方法写在实例化代码中
        DelNumber delNumber2 = delegate (string str)
        {
            return str;
        };
        Console.WriteLine(delNumber2("这是匿名方法调用"));
        Console.ReadKey();
    }

    #endregion

通过以上简单的示例看出：

匿名方法的语法：关键字delegate {参数列表}{语句块}

delegte { Paramters} {ImplementationCode}

        delegate (string str)
        {
            return str;
        };

使用的格式是：

委托类名 委托实例名 = delegate (args) {方法体代码} ;

         delegate string DelNumber(string str); //委托类型的返回类型
        //匿名方法 ，未在别的地方定义方法，而是直接把方法写在实例化代码中
        DelNumber delNumber2 = delegate (string str)
        {
            return str;                         //根据返回类型，返回一个string类型
        };

这样就可以直接把方法写在实例化代码中，不必在另一个地方定义方法。当然，匿名委托不适合需要采用多个方法的委托的定义。需要说明的是，匿名方法并不是真的“没有名字”的，而是编译器为我们自动取一个名字。

可以在以下地方使用匿名方法：

• 声明委托变量时为初始化表达式。
• 组合委托时在赋值语句的右边。
• 为委托增加事件时在赋值语句的右边。

6.Func 和 Action 委托

在之前，我们在使用委托的时候，都是自定义一个委托类型，再使用这个自定定义的委托定义一个委托字段或变量。而在后续的编程语言中又新加入了一种特性，C#语言预先为我们定义了两个常用的委托，一个是Func，一个是Action,还带来了Lambda,这使得委托的定义和使用变得简单起来， 在以后进行C#程序编写中引入委托更加灵活。

Action委托

C#中与预定义了一个委托类型Action，基本特点就是可以执行一个没有返回值，没有参数的方法。是一类没有输出参数的委托，但是输入参数可以为C#中的任意类型，即可以进行委托执行形式的方法。

    static void printString()
    {
        Console.WriteLine("Hello World");
    }
    static void printNumber(int x)
    {
        Console.WriteLine(x);
    }
    static void Main(String[] args)
    {
        //Action基本使用
        Action a = printString;
        a(); // 输出结果  Hello World
        //Action指向有参数的方法
        Action<int> b = printNumber; // 定义一个指向 形参为int的函C#数
        b(5); // 输出结果  5
    }

Action可以通过泛型来指定，指向的方法有 0 - 16个参数

Action<int, int, string, bool 等等>

Func委托

Func同样也是预定的委托，是一种由返回值的委托，传递0-16个参数，其中输入参数和返回值都用泛型表示。

          static int GetNumber()
        {
            return 1;
        }
        static int GetNumber(string str)
        {
            return 1;
        }
        static void Main(string[] args)
        {
            Func<int> a = GetNumber; // 定义一个Func 委托，  指向一个返回int类型的 方法
            Console.WriteLine(a());
            Func<string, int> b = GetNumber; // 泛型中最后一个参数表示返回值类型。
            Console.WriteLine(b("Hello"));
        }    

注意：Func<string, int> 最后一个参数表示返回值类型，前面的都是形参类型。

7. Lambda表达式

江山代有才人出，纵然匿名方法使用很方便，可惜她很快就成了过气网红，没能领多长时间的风骚。如今已经很少见到了，因为delegate关键字限制了她用途的扩展。自从C# 3.0开始，她就被Lambda表达式取代，而且Lambda表达式用起来更简单。Lambda表达式本质上是改进的匿名方法。

在匿名方法中，delegate关键字有点多余，因为编译器已知将我们的方法赋值给委托。因此，我们很容易的将匿名方法的步骤转换为Lambda表达式：1. 删除delegate关键字。2.在参数列表和匿名方法主体之间放lambda运算符=>。

DelNumber delNumber2 = delegate (string str){ return str;}; //匿名方法

DelNumber delNumber2 =  (string str) =>{ return str;}; //Lambda方法

Lambda表达式的灵感来源于数学中的Lambda积分函数表达式，例如下图：

Lambda表达式把其中的箭头用 => 符号表示。

上面的对比例子中，Lambda还可以进一步简化

delegate string DelNumber(string str); //委托类型的返回类型
DelNumber delNumber2 =  (string str) =>{ return str;}; //Lambda方法
DelNumber delNumber3 =         (str) =>{ return str;}; //省略类型参数
DelNumber delNumber4 =           str =>{ return str;}; //省略类型参数( 如果只有一个隐式类型参数，可以省略周围的圆括号)
DelNumber delNumber5 =           str =>  str; //语句块替换为return关键字后的表达式 ( 如果只有一个返回语句，可以将语句块替换为return关键字后的表达式)

如今Lambda表达式已经应用在很多地方了，例如方法体表达式（Expression-Bodied Methods）、自动只读属性表达式等等。

Lambda表达式形式上分为两种：

1.表达式Lambda
当匿名函数只有一行代码时，可采用这种形式。例如：

DelNumber delNumber= (s4, s5) => s4.Age <= s5.Age;

其中=>符号代表Lambda表达式，它的左侧是参数，右侧是要返回或执行的语句。参数要放在圆括号中，若只有一个参数，为了方便起见可省略圆括号。有多个参数或者没有参数时，不可省略圆括号。

相比匿名函数，在表达式Lambda中，方法体的花括号{}和return关键字被省略掉了。

用的也是表达式Lambda，这是Lambda表达式的推广， 是C# 6 编译器提供的一个语法糖。

2.语句Lambda
当匿名函数有多行代码时，只能采用语句Lambda。例如，上面的表达式Lambda可改写为语句Lambda：

DelNumber delNumber= (s4, s5) => 
{
    //此处省略其他代码
    return s4.Age <= s5.Age;
};

语句Lambda不可以省略{}和return语句。

完整示例

        delegate string DelNumber(string str); //委托类型的返回类型
        static void Main(string[] args)
        {

            DelNumber delNumber2 = (string str) => { return str; }; //Lambda方法
            DelNumber delNumber3 = (str) => { return str; }; //省略类型参数
            DelNumber delNumber4 = str => { return str; }; //省略类型参数( 如果只有一个隐式类型参数，可以省略周围的圆括号)
            DelNumber delNumber5 = str => str; //语句块替换为return关键字后的表达式 ( 如果只有一个返回语句，可以将语句块替换为return关键字后的表达式)

            Console.WriteLine(delNumber2("lambda"));

            Console.WriteLine(delNumber3("lambda"));
            Console.WriteLine(delNumber4("lambda"));
            Console.WriteLine(delNumber5("lambda"));
            Console.ReadKey();
        }

注意：一个参数可以省略圆括号，多个参数必须圆括号，但是没有参数，必须使用一组空的圆括号

如： (参数，参数)=>{语句} 或者 表达式
       (参数)  =>{语句} 或者 表达式
        参数   =>{语句} 或者 表达式
        ()    =>{语句} 或者 表达式

总结

1. 委托相当于用方法作为另一方法参数，同时，也可以实现在两个不能直接调用的方法中做桥梁，如在多线程中的跨线程的方法调用就得用委托。
2. 熟悉在什么情况使用委托，在使用事件设计模式时，当需要封装静态方法时，当需要方便的组合时等多种情况下，可以加以使用。
3. 如果有不对的或不理解的地方，希望大家可以多多指正，提出问题，一起讨论,不断学习,共同进步。
4. 在下一节中，将对事件进行简单介绍，并总结归纳。

参考 文档 《C#图解教程》

注：搜索关注公众号【DotNet技术谷】–回复【C#图解】，可获取 C#图解教程文件