C#基礎篇——委託

前言

在本章中，主要是藉機這個C#基礎篇的系列整理過去的學習筆記、歸納總結並更加理解透徹。

在.Net開發中，我們經常會遇到並使用過委託，如果能靈活的掌握並加以使用會使你在編程中遊刃有餘，然後對於很多接觸C#時間不長的開發者而言，較好的理解委託和事件並不容易。

本節主要是講述對委託的定義、委託的使用、多播委託、泛型委託、匿名方法、Func和Action委託、Lambda委託，並對它們進行討論。

說明

簡單說它就是一個能把方法當參數傳遞的對象，而且還知道怎麼調用這個方法，同時也是粒度最小的「接口」（約束了指向方法的簽名）。

開始

1.定義委託

委託：是一種定義方法簽名的類型。 當實例化委託時，可以將其實例與任何具有兼容簽名的方法相關聯。 可以通過委託實例調用方法。

這裡引用一個網友的說法：

某人有三子，讓他們各自帶一樣東西出門，並帶回一頭獵物。
上面一句話可以理解為父親對兒子的委託：獵物 辦法(工具 某工具)-->delegate 獵物(返回值) 帶回獵物(委託名)(工具(參數類型) x)-->delegate int GetValue(int i)
三個人執行委託的方法各不相同
兔子 打獵(工具 弓)-public static int GetValue1(int i){ return i; }
野雞 買(工具 錢)-public static int GetValue2(int i){ return i*2; }
狼 誘捕(工具 陷阱)-public static int GetValue3(int i){ return i*i; }

2.簡單的使用

一個委託類型定義了該類型的實例化時能調用的一類方法，這些方法含有同樣的返回類型和同樣參數（類型和參數個數相同）

比如：定義一個委託

delegate int Calculator (int x);

此委託適用於有着int返回類型和一個int類型參數方法。

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

創建一個委託實例，並將方法賦值給委託實例

Calculator c = new Calculator(Double);
//或者另一種寫法
Calculator c = Double;

通過委託實例的調用

int result = c(2);

3.多播委託

在開發中，我們有時候會遇到要通過調用一個委託，同時可以執行多個方法的時候，就可以考慮用多播委託。調用多個委託需要多次顯示調用這個委託。所有的委託實例都可以包含多個方法，實現多播功能。

這個打個比方：多播，就像一群程序員在瞬聘網填好了求職意向後，某天有個公司發佈了一個和這些程序員求職意向剛好相匹配的工作，然後這些求職者都被通知了 - 「有一份好工作招人啦，你們可以直接申請去上班了！」。
也就是說，一個委託實例不僅可以指向一個方法，還可以指向多個方法。
多播委託，提供了一種類似於流水線的鉤子機制，只要加載到這條流水線上的委託，都會被順序執行。因為所有的都繼承自MulticastDelegate,因此所有的委託都具有多播特性

        //聲明一個委託，委託返回值為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("再見, {0}!", name);
        }

        public static void Main()
        {
            Greetings greetings = Hello;
            //使用+=給委託添加方法
            greetings += GoodBye;
            String name = "艾三元";
            Console.WriteLine("這是一種調用方法：");
            //第一種執行方式
            greetings(name);
            //第二種執行方式
            Console.WriteLine("這是另一種使用方法");
            //返回委託的調用列表。
            Delegate[] delegates = greetings.GetInvocationList();
            //注意這裡的delegates列表中存儲的是Greetings類型的委託
            foreach (Greetings greeting in delegates)
            {
                greeting(name);
            }
            Console.ReadKey();
        }

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說明：

  • 如果是多播委託，委託的簽名就必須返回 void ，否則，返回值應送到何處？當委託只包含一個方法的時候，則可以通過所封裝的方法發現其返回類型的聲明，不一定必須是void。實際上，如果編譯器發現某個委託返回 void ，就會自動假定這是一個多播委託。

  • 「+=」 用來添加，「-=」用來從委託中刪除方法調用

4.泛型委託

在之前的篇章中，我們已經學會了什麼是泛型，因此，也方便我們理解泛型委託，簡單的說，就是一種含有泛型參數的委託。

		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，是在初始化委託時候內聯聲明的方法。

每次實例化一個委託時，都需要事先定義一個委託所要調用的方法。為了簡化這個流程，C# 2.0開始提供匿名方法來實例化委託。這樣，我們在實例化委託時就可以 「隨用隨寫」 它的實例方法。

    static string GetNumber(string str)
    {
        return str;
    }
    delegate string DelNumber(string str);
    static void Main(string[] args)
    {
        //聲明一個名稱為GetNumber的具名方法
        DelNumber delNumber1 = GetNumber;
        Console.WriteLine(delNumber1("這是具名方法"));

        //匿名方法 ，未在別的地方定義方法，而是直接把方法寫在實例化代碼中
        DelNumber delNumber2 = delegate (string str)
        {
            return str;
        };
        Console.WriteLine(delNumber2("這是匿名方法調用"));
        Console.ReadKey();
    }

    #endregion

通過以上簡單的示例看出：

匿名方法的語法：關鍵字delegate {參數列表}{語句塊}

delegte { Paramters} {ImplementationCode}

		delegate (string str)
        {
            return str;
        };

使用的格式是：

委託類名 委託實例名 = delegate (args) {方法體代碼} ;

		 delegate string DelNumber(string str); //委託類型的返回類型
        //匿名方法 ，未在別的地方定義方法，而是直接把方法寫在實例化代碼中
        DelNumber delNumber2 = delegate (string str)
        {
            return str;                         //根據返回類型，返回一個string類型
        };

這樣就可以直接把方法寫在實例化代碼中，不必在另一個地方定義方法。當然，匿名委託不適合需要採用多個方法的委託的定義。需要說明的是，匿名方法並不是真的「沒有名字」的，而是編譯器為我們自動取一個名字。

可以在以下地方使用匿名方法：

  • 聲明委託變量時為初始化表達式。
  • 組合委託時在賦值語句的右邊。
  • 為委託增加事件時在賦值語句的右邊。

6.Func 和 Action 委託

在之前，我們在使用委託的時候，都是自定義一個委託類型，再使用這個自定定義的委託定義一個委託字段或變量。而在後續的編程語言中又新加入了一種特性，C#語言預先為我們定義了兩個常用的委託，一個是Func，一個是Action,還帶來了Lambda,這使得委託的定義和使用變得簡單起來， 在以後進行C#程序編寫中引入委託更加靈活。

Action委託

C#中與預定義了一個委託類型Action，基本特點就是可以執行一個沒有返回值，沒有參數的方法。是一類沒有輸出參數的委託，但是輸入參數可以為C#中的任意類型，即可以進行委託執行形式的方法。

    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(); // 輸出結果  Hello World
        //Action指向有參數的方法
        Action<int> b = printNumber; // 定義一個指向 形參為int的函C#數
        b(5); // 輸出結果  5
    }

Action可以通過泛型來指定，指向的方法有 0 – 16個參數

Action<int, int, string, bool 等等>

Func委託

Func同樣也是預定的委託，是一種由返回值的委託，傳遞0-16個參數，其中輸入參數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; // 定義一個Func 委託，  指向一個返回int類型的 方法
            Console.WriteLine(a());
            Func<string, int> b = GetNumber; // 泛型中最後一個參數表示返回值類型。
            Console.WriteLine(b("Hello"));
        }

注意：Func<string, int> 最後一個參數表示返回值類型，前面的都是形參類型。

7. Lambda表達式

江山代有才人出，縱然匿名方法使用很方便，可惜她很快就成了過氣網紅，沒能領多長時間的風騷。如今已經很少見到了，因為delegate關鍵字限制了她用途的擴展。自從C# 3.0開始，她就被Lambda表達式取代，而且Lambda表達式用起來更簡單。Lambda表達式本質上是改進的匿名方法。

在匿名方法中，delegate關鍵字有點多餘，因為編譯器已知將我們的方法賦值給委託。因此，我們很容易的將匿名方法的步驟轉換為Lambda表達式：1. 刪除delegate關鍵字。2.在參數列表和匿名方法主體之間放lambda運算符=>。

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

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

Lambda表達式的靈感來源於數學中的Lambda積分函數表達式，例如下圖：

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Lambda表達式把其中的箭頭用 => 符號表示。

上面的對比例子中，Lambda還可以進一步簡化

delegate string DelNumber(string str); //委託類型的返回類型
DelNumber delNumber2 =  (string str) =>{ return str;}; //Lambda方法
DelNumber delNumber3 =         (str) =>{ return str;}; //省略類型參數
DelNumber delNumber4 =           str =>{ return str;}; //省略類型參數( 如果只有一個隱式類型參數，可以省略周圍的圓括號)
DelNumber delNumber5 =           str =>  str; //語句塊替換為return關鍵字後的表達式 ( 如果只有一個返回語句，可以將語句塊替換為return關鍵字後的表達式)

如今Lambda表達式已經應用在很多地方了，例如方法體表達式（Expression-Bodied Methods）、自動只讀屬性表達式等等。

Lambda表達式形式上分為兩種：

1.表達式Lambda
當匿名函數只有一行代碼時，可採用這種形式。例如：

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

其中=>符號代表Lambda表達式，它的左側是參數，右側是要返回或執行的語句。參數要放在圓括號中，若只有一個參數，為了方便起見可省略圓括號。有多個參數或者沒有參數時，不可省略圓括號。

相比匿名函數，在表達式Lambda中，方法體的花括號{}和return關鍵字被省略掉了。

用的也是表達式Lambda，這是Lambda表達式的推廣， 是C# 6 編譯器提供的一個語法糖。

2.語句Lambda
當匿名函數有多行代碼時，只能採用語句Lambda。例如，上面的表達式Lambda可改寫為語句Lambda：

DelNumber delNumber= (s4, s5) => 
{
    //此處省略其他代碼
    return s4.Age <= s5.Age;
};

語句Lambda不可以省略{}和return語句。

完整示例

        delegate string DelNumber(string str); //委託類型的返回類型
        static void Main(string[] args)
        {

            DelNumber delNumber2 = (string str) => { return str; }; //Lambda方法
            DelNumber delNumber3 = (str) => { return str; }; //省略類型參數
            DelNumber delNumber4 = str => { return str; }; //省略類型參數( 如果只有一個隱式類型參數，可以省略周圍的圓括號)
            DelNumber delNumber5 = str => str; //語句塊替換為return關鍵字後的表達式 ( 如果只有一個返回語句，可以將語句塊替換為return關鍵字後的表達式)

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

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

注意：一個參數可以省略圓括號，多個參數必須圓括號，但是沒有參數，必須使用一組空的圓括號

如： (參數，參數)=>{語句} 或者 表達式
       (參數)  =>{語句} 或者 表達式
        參數   =>{語句} 或者 表達式
        ()    =>{語句} 或者 表達式

總結

  1. 委託相當於用方法作為另一方法參數，同時，也可以實現在兩個不能直接調用的方法中做橋樑，如在多線程中的跨線程的方法調用就得用委託。
  2. 熟悉在什麼情況使用委託，在使用事件設計模式時，當需要封裝靜態方法時，當需要方便的組合時等多種情況下，可以加以使用。
  3. 如果有不對的或不理解的地方，希望大家可以多多指正，提出問題，一起討論,不斷學習,共同進步。
  4. 在下一節中，將對事件進行簡單介紹，並總結歸納。

參考 文檔 《C#圖解教程》

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