從IL角度徹底理解回調_委託_指針
從IL角度徹底理解回調_委託_指針
1.創作此文的背景
又是一個月的時間沒寫博文，瞎忙活，來武漢重新上班了，武漢這邊中小學都開學了，很安全，大家可以放心
來商務出差個人遊玩，重新招了個後端進團隊，一個是在QQ技術群認識的，在他身上放佛看到了過去的自己，希
望以後能幫我分擔更多的工作，得組織培訓，分配任務，完成新目標（鐵路動環系統的重構），還需要再招一個
得力的，能認真工作，分析問題解決問題，分擔一部分壓力的。走走停停的，好了不說廢話了，下面進入正文。
寫本篇博客的目的
1.1.委託能幫助代碼更好地封裝
1.2.委託能隨時隨地更方便地運行其他類中的方法
1.3.委託非常適合做發佈訂閱者設計模式
1.4.委託也適合做遠程rpc的回調函數
1.5.真正把委託的前因後果講清楚的文章並不多
2.概念
2.1.指針(C語言)
指針的本質是變量，而且是一個存放變量地址的變量。
2.2.委託
委託的本質是一個類，裏面有開始調用，當前調用，結束調用，利用委託鏈來管理。保存在物理內存的棧中，
一般來說，委託會通過首尾相連接組織成委託鏈（鏈表形式），委託鏈（+=）本質是一個函數指針隊列。
2.3.回調
c語言里指通過函數指針來調用函數，程序員自己來管理所需要調用的函數指針的隊列；而C#里則是通過委託來
管理函數隊列（+=），一旦委託被回調，則第一個先入隊的方法會先執行，而且所有的函數需要有相同的形參。
不需要的形參不用即可。
3.代碼
3.1.案例
講一下智能樓宇系統中的應用案例，有一個中控，是發佈系統，通過燈控委託來回調發佈方法進行發佈燈控
命令，其他樓層燈實體屬於訂閱者，根據接收到的命令來操作控制燈的打開或者關閉。
3.2.代碼
燈控發佈者代碼
public class ControlSystem
{
public string _cmd;
public ControlSystem(string cmd)
{
_cmd = cmd;
}
public static void Publish(string msg)
{
Console.WriteLine("控制系統發佈命令："+msg);
}
public void CallBack(Program.LightControlCallBackMQ callback)
{
callback(_cmd);
}
}
1樓訂閱者代碼
public class FirstFloorLight
{
public static void lightController(string msg)
{
System.Console.WriteLine("1樓訂閱者接收到消息："+msg);
System.Console.WriteLine("1樓打開燈光");
}
}
2樓訂閱者代碼
public class SecondFloorLight
{
public static void lightController(string msg)
{
System.Console.WriteLine("2樓訂閱者接收到消息："+msg);
System.Console.WriteLine("2樓不打開燈光");
}
}
應用層代碼
public class Program
{
public delegate void LightControlCallBackMQ(string msg);
static void Main(string[] args)
{
//1.約定回調函數調用的方法
LightControlCallBackMQ callback;
callback = ControlSystem.Publish;
callback += FirstFloorLight.lightController;
callback += SecondFloorLight.lightController;
//2.創建控制消息發佈的實體對象,並且傳入控制命令
ControlSystem _controlHub = new ControlSystem("打開1樓燈光");
//3. 發佈消息
_controlHub.CallBack(callback);
System.Console.ReadKey();
}
}
3.3.代碼演示效果
4.IL代碼
4.1.什麼是IL代碼
IL 全稱，Intermediate Language。使用.NET框架提供的編譯器可以直接將源程序編譯為.exe或.dll
文件，但此時編譯出來的程序代碼並不是CPU能直接執行的機器代碼，而是一種中間語言IL（Intermediate
Language）的代碼。而此代碼會由.net框架的運行時去解釋運行。
4.2.使用JetBrains公司給C#開發的Rider編譯器打開IL代碼
4.3.IL代碼分析
4.3.1.委託類
在main函數之前，IL會先初始化一個委託類 LightControlCallBackMQ，該類主要由當前調用方法Invoke()，
起始調用方法BeginInvoke(),最終調用方法EndInvoke()三個方法組成，這三個方法加上鏈表算法能夠實現多個
委託之間的委託鏈組織。
.class nested public sealed auto ansi
LightControlCallBackMQ
extends [System.Runtime]System.MulticastDelegate
{
.method public hidebysig specialname rtspecialname instance void
.ctor(
object 'object',
native int 'method'
) runtime managed
{
// Can't find a body
} // end of method LightControlCallBackMQ::.ctor
.method public hidebysig virtual newslot instance void
Invoke(
string msg
) runtime managed
{
// Can't find a body
} // end of method LightControlCallBackMQ::Invoke
.method public hidebysig virtual newslot instance class [System.Runtime]System.IAsyncResult
BeginInvoke(
string msg,
class [System.Runtime]System.AsyncCallback callback,
object 'object'
) runtime managed
{
// Can't find a body
} // end of method LightControlCallBackMQ::BeginInvoke
.method public hidebysig virtual newslot instance void
EndInvoke(
class [System.Runtime]System.IAsyncResult result
) runtime managed
{
// Can't find a body
} // end of method LightControlCallBackMQ::EndInvoke
} // end of class LightControlCallBackMQ
4.3.2.Program類中的main方法
.method private hidebysig static void
Main(
string[] args
) cil managed
{
.entrypoint
.maxstack 3
//在main方法中調用了兩個類，一個委託類，一個是_controlHub類，用來發佈控制消息
.locals init (
[0] class CallbackDelegate.Program/LightControlCallBackMQ callback,
[1] class CallbackDelegate.ControlSystem _controlHub
)
// [9 9 - 9 10]
IL_0000: nop
// [12 13 - 12 46]
//指針清零，避免野指針的出現
IL_0001: ldnull
//將指針指向ControlSystem實現Publish方法
//從這裡看出委託就是通過底層指針去實現的
IL_0002: ldftn void CallbackDelegate.ControlSystem::Publish(string)
//實例化一個委託
IL_0008: newobj instance void CallbackDelegate.Program/LightControlCallBackMQ::.ctor(object, native int)
//從計算堆棧的頂部彈出當前值並將其存儲到索引 0 處的局部變量列表中。
//將委託地址存到指針變量中
IL_000d: stloc.0 // callback
// [13 13 - 13 57]
//將索引 0 處的局部變量（這裡）加載到計算堆棧上
//將0索引的變量處的委託存到棧上
IL_000e: ldloc.0 // callback
//指針清零，避免野指針的出現
IL_000f: ldnull
//將指針指向FirstFloorLight類中的lightController方法推送到棧上
IL_0010: ldftn void CallbackDelegate.FirstFloorLight::lightController(string)
//新建一個委託對象
IL_0016: newobj instance void CallbackDelegate.Program/LightControlCallBackMQ::.ctor(object, native int)
//調用委託合併方法Combine，這裡也就是委託鏈管理的函數指針隊列的本質了
IL_001b: call class [System.Runtime]System.Delegate [System.Runtime]System.Delegate::Combine(class [System.Runtime]System.Delegate, class [System.Runtime]System.Delegate)
//嘗試將引用傳遞的對象轉換為指定的類。castclass使代碼可驗證
IL_0020: castclass CallbackDelegate.Program/LightControlCallBackMQ
//將委託類方法地址存到指針變量中
IL_0025: stloc.0 // callback
// [14 13 - 14 58]
//將最新的委託類地址存到棧中
IL_0026: ldloc.0 // callback
//指針清零，避免野指針的出現
IL_0027: ldnull
//將實現SecondFloorLight類中的lightController方法推送到棧上
IL_0028: ldftn void CallbackDelegate.SecondFloorLight::lightController(string)
//新建一個委託對象
IL_002e: newobj instance void CallbackDelegate.Program/LightControlCallBackMQ::.ctor(object, native int)
//調用委託合併方法Combine，這裡也就是委託鏈管理的函數指針隊列的本質了
IL_0033: call class [System.Runtime]System.Delegate [System.Runtime]System.Delegate::Combine(class [System.Runtime]System.Delegate, class [System.Runtime]System.Delegate)
//嘗試將引用傳遞的對象轉換為指定的類。castclass使代碼可驗證
IL_0038: castclass CallbackDelegate.Program/LightControlCallBackMQ
//從計算堆棧的頂部彈出當前值並將其存儲到索引 0 處的局部變量列表中。
IL_003d: stloc.0 // callback
// [17 13 - 17 69]
//定義字符串引用"打開1樓燈光"
IL_003e: ldstr "打開1樓燈光"
//實例化ControlSystem命名_controlHub
IL_0043: newobj instance void CallbackDelegate.ControlSystem::.ctor(string)
//取當前_controlHub對象地址 存到變量中
IL_0048: stloc.1 // _controlHub
// [19 13 - 19 44]
//將_controlHub存到棧中
IL_0049: ldloc.1 // _controlHub
//將0索引處的指針變量（即委託）存如棧中
IL_004a: ldloc.0 // callback
//對對象調用後期綁定方法，並且將返回值推送到計算堆棧上。
//調用_controlHub中的CallBack方法，而在CallBack中會直接調用委託鏈上的方法
IL_004b: callvirt instance void CallbackDelegate.ControlSystem::CallBack(class CallbackDelegate.Program/LightControlCallBackMQ)
IL_0050: nop
// [21 13 - 21 38]
IL_0051: call valuetype [System.Console]System.ConsoleKeyInfo [System.Console]System.Console::ReadKey()
IL_0056: pop
// [22 9 - 22 10]
IL_0057: ret
} // end of method Program::Main
5.委託到底本質是什麼？
它是一個類，指針變量棧，通過委託鏈來管理。存在棧上，委託的調用順序是隊列形式，即先進先出。給委託
增加方法時，本質是先實例化一個委託，再通過combine方法與原委託進行首尾結合（類似鏈表形式），最終
通過原委託的當前調用方法Invoke()，起始調用方法BeginInvoke(),最終調用方法EndInvoke()三個方法來管理委託鏈上的方法
調用。
6.回調的應用場景
6.1.遠程rpc
mqtt或者其他網絡協議庫(如newlife.Net或者dotNetty等)消息接收調用。
例子：
mqtt心跳回調處理
6.2.作為進程內類與類之間的相互調用的媒介
特別是需要高性能，事件型驅動的場景。
6.3.基於內存級別的消息訂閱發佈者模式
基本文中的例子3.2
7.回調，委託，指針三者之間的關係
指針是底層方法之間調用的媒介，委託是指針的一個隊列，可以將不同類的方法加入到此隊列中，進行順序調用，
回調是一個概念，即調用函數，可通過委託去調用函數，是回調的一個例子。
8.小結
8.1.IL代碼中call與callvirt的區別
若使用callvirt，則返回的是SubClasses，使用call返回的是ParentClass。因為委託鏈需要母子傳遞
下去，所以需要用callvirt來調用委託方法。
8.2.委託鏈
BeginInvoke()方法最終會通過指針指向Invoke()方法地址，Invoke()最終會通過指針指向EndInvoke()
方法地址，而EndInvoke()最終會地址指向委託鏈上下一個委託的BeginInvoke()調用地址，如此類似鏈表
的組織形式，形成了委託鏈調用。
9.參考
建議neter們應該有事沒事多看看看自己寫的代碼的IL，給個查詢IL指令集的鏈接
.net IL 指令速查
本人提供的回調函數git下載鏈接
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