對(duì)C#委托內(nèi)部機(jī)制的探析

韓志強(qiáng)

（赤峰學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系，內(nèi)蒙古 赤峰 0 2 4 0 0 0）

對(duì)C#委托內(nèi)部機(jī)制的探析

韓志強(qiáng)

（赤峰學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系，內(nèi)蒙古 赤峰 0 2 4 0 0 0）

委托是用來處理其它語言（如C/C++、Pascal等）需要用函數(shù)指針來處理的情況的.不過與C/C++函數(shù)指針不同，委托是完全面對(duì)對(duì)象的；另外，C/C++指針僅指向成員函數(shù)，而委托同時(shí)封裝了對(duì)象實(shí)例和方法.

委托；回調(diào)函數(shù)；多路廣播委托；委托推斷

對(duì)于開發(fā)人員來說，在進(jìn)行程序開發(fā)時(shí)經(jīng)常使用回調(diào)函數(shù)，它是個(gè)非常強(qiáng)大的編程特性.在C/C++中程序員利用函數(shù)指針，將可執(zhí)行的步驟作為參數(shù)傳給另一個(gè)方法來實(shí)現(xiàn)回調(diào).而C#使用委托來提供相同的功能，委托將方法作為對(duì)象封裝起來，允許在運(yùn)行時(shí)間接地綁定一個(gè)方法調(diào)用.下文將對(duì)C#委托的內(nèi)部機(jī)制進(jìn)行探析.

1 委托的定義

委托是一種引用方法的類型.一旦為委托分配了方法，委托將與該方法具有完全相同的行為.委托方法的使用可以像其他任何方法一樣，具有參數(shù)和返回值.

在C#中，委托允許將方法作為參數(shù)進(jìn)行傳遞，可用于定義回調(diào)方法，而且委托還可以將方法鏈接在一起.委托類似于C/C++函數(shù)指針，但它是類型安全的.在C/C++中，函數(shù)指針其實(shí)就是個(gè)內(nèi)存地址，由于該地址不會(huì)攜帶任何其他信息，如函數(shù)期望的參數(shù)個(gè)數(shù)、參數(shù)類型、返回值類型等，所以這時(shí)的回調(diào)函數(shù)是非類型安全的.C#為回調(diào)函數(shù)提供了稱為委托的機(jī)制，其能提供所期望的參數(shù)個(gè)數(shù)、參數(shù)類型、返回值類型等信息，因此委托是類型安全的.

委托在C#中被看作一種新的數(shù)據(jù)類型，由它聲明的實(shí)例可以引用一個(gè)或多個(gè)方法.在C/C++中的函數(shù)指針只能引用靜態(tài)函數(shù)，而C#中的委托既可以引用靜態(tài)方法，也可以引用實(shí)例方法.在引用實(shí)例方法時(shí)，委托不僅存儲(chǔ)了一個(gè)對(duì)該方法入口點(diǎn)的一個(gè)引用，還存儲(chǔ)了一個(gè)對(duì)相應(yīng)的對(duì)象實(shí)例的引用，該方法就是通過此對(duì)象實(shí)例被調(diào)用的.

C#通過以下三個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)一個(gè)委托（d e l eg a t e）：

（1）聲明一個(gè)delegate對(duì)象，它應(yīng)與你想要傳遞的方法具有相同的參數(shù)和返回值類型.

（2）創(chuàng)建delegate對(duì)象，并將你想要傳遞的函數(shù)作為參數(shù)傳入.

（3）在要實(shí)現(xiàn)異步調(diào)用的地方，通過上一步創(chuàng)建的對(duì)象來調(diào)用方法.

2 委托的內(nèi)部機(jī)制

聲明一個(gè)委托類型的唯一方法是通過使用Delegate關(guān)鍵字進(jìn)行委托聲明.在C#中委托類型的是間接從S y s t e m.Delegate派生的類類型，委托類型隱含為s e a l e d，所以不允許從一個(gè)委托類型派生任何類型.也不允許從S y s t e m.Delegate派生非委托類類型.在此要注意的是，S y s t e m.Delegate本身不是委托類型；它是從中派生所有委托類型的類類型.

C#的編譯器也不允許程序員用戶自己定義一個(gè)直接或間接（通過S y s t e m.Multicast Delegate類）從S y s t e m.Delegate派生的類.但C#要求程序人員使用Delegate關(guān)鍵字定義委托，該關(guān)鍵字會(huì)使C#編譯器生成一個(gè)類（即一個(gè)委托數(shù)據(jù)類型）.

Delegate關(guān)鍵字是派生自S y s t e m.Multicast D e le g a t e類的一個(gè)類（或稱數(shù)據(jù)類型）的別名，派生的委托類包含I n v o k e()方法，該方法可實(shí)現(xiàn)委托內(nèi)方法的調(diào)用.S y s t e m.Multicast Delegate類則是從System.Delegate類派生的.其中S y s t e m.Delegate類由一個(gè)對(duì)象引用和一個(gè)方法指針（是S y s t e m.R e f l e ct i o n.M e t h o d i n f o類型的方法指針）構(gòu)成.創(chuàng)建委托時(shí)，編譯器自動(dòng)使用S y s t e m.Multicast Delegate類而不是S y s t e m.Delegate類.S y s t e m.Multicast Delegate類也包含了一個(gè)對(duì)象引用和一個(gè)方法指針（和它的D e l eg a t e基類是一樣的），但除此之外，它還包含對(duì)另一個(gè)S y s t e m.Multicast Delegate對(duì)象的引用.

向一個(gè)委托添加一個(gè)方法時(shí)，Multicast Delegate類將會(huì)創(chuàng)建委托類型的一個(gè)新實(shí)例，在新實(shí)例中為新增的方法存儲(chǔ)對(duì)象引用和方法指針，并在委托實(shí)例方法列表中添加新的方法作為下一項(xiàng).這樣的結(jié)果就是，Multicast Delegate類維護(hù)著由多個(gè)方法構(gòu)成的一個(gè)鏈表.該鏈表列出一個(gè)或多個(gè)方法，其中每個(gè)方法均作為一個(gè)可調(diào)用實(shí)體來引用.對(duì)于實(shí)例方法，可調(diào)用實(shí)體由該方法和一個(gè)相關(guān)聯(lián)的實(shí)例組成.對(duì)于靜態(tài)方法，可調(diào)用實(shí)體僅由一個(gè)方法組成.調(diào)用委托時(shí)，鏈表中的方法會(huì)被依次調(diào)用.委托實(shí)例還有個(gè)有用的特性是：它不知道也不關(guān)心它所封裝的方法所屬的類；它所關(guān)心的僅限于這些方法必須與委托的類型兼容.這使委托非常適合于“匿名”調(diào)用.

3委托的具體實(shí)現(xiàn)——通過一個(gè)示例具體說明

3.2 委托的聲明

委托修飾符可選delegate 返回類型 標(biāo)識(shí)符(形參表可選);

表1 委托聲明語法說明

在上例中使用如下語句聲明一個(gè)委托類型.

publi cdelegate void my delegate(s trngname);

在編譯時(shí)，C#編譯器會(huì)生成一個(gè)派生自System.Multicast Delegate類的一個(gè)名為 my delegate委托類.而后可以使用該類進(jìn)行委托的實(shí)例化.

3.3 委托的實(shí)例化

可以使用新實(shí)例初始化一個(gè)委托實(shí)例： my d e le g a t e my d e l e=new my delegate( my d e l e_1);

也可使用委托推斷來實(shí)現(xiàn)委托的實(shí)例化：M ydelegate my d e l e= my d e l e_1;

在編譯上述兩種情況時(shí)，C#編譯器創(chuàng)建的代碼是一樣的.

3.4 調(diào)用委托

在上例中， my d e l e（"h z q"）等效于 my dele.Invoke("h z q")

實(shí)際上，給委托實(shí)例提供括號(hào)與調(diào)用委托類的I n v o k e()方法完全相同.在C#中I n v o k e()方法不允許被程序員用戶調(diào)用. my d e l e是委托類型的一個(gè)變量，所以C#編譯器會(huì)用 my dele.Invoke("h z q")代替 my d e l e（"h z q"）.

4 委托的運(yùn)算符

由于委托是支持多播的，因此委托除了支持“=”賦值運(yùn)算符（可初始化一個(gè)委托，或?qū)⒃星宄眯碌奈刑鎿Q它們）外，還支持“+/+=”運(yùn)算符（將其它委托添加到委托鏈中），及支持“-/-=”運(yùn)算符（將其它委托從委托鏈中刪除）.

在這里應(yīng)注意的是，無論“+“、“-“還是它們的復(fù)合版本（“+=“、“-=“），在內(nèi)部都是使用靜態(tài)方法S y s t e m.Delegate.Combine()和S y s t e m.Delegate.Remove()來實(shí)現(xiàn)的.這兩個(gè)方法都獲取Delegate類型的兩個(gè)參數(shù).第一個(gè)方法Combine()會(huì)連接兩個(gè)參數(shù)，將兩個(gè)委托的調(diào)用列表順序連接起來.第二個(gè)方法Remove()則搜索由第一個(gè)參數(shù)指定的委托鏈，并刪除由第二個(gè)參數(shù)指定的委托.對(duì)于Combine()方法，它的兩個(gè)參數(shù)都可以為n u l l，其中一個(gè)參數(shù)為n u l l，Combine()會(huì)返回非空的那個(gè)參數(shù).如果兩個(gè)都為n u l l，則 Combine()返回空.

5 結(jié)束語

委托在.N E T F r a m e work中應(yīng)用的非常廣泛，同時(shí)也是C#編程中的重要元素，如何更好的理解委托，在基于Wi n d o w s平臺(tái)下的面向?qū)ο缶幊讨惺欠浅ｊP(guān)鍵的.為此我在本文中對(duì)委托的內(nèi)部機(jī)制進(jìn)行針對(duì)性探析，希望能對(duì)在理解委托方面有困難的人能有所幫助.

〔1〕[美]Mark Michaelis.周靖譯.C# 本質(zhì)論.

〔2〕[美]Mark Michaelis.周靖譯.C# 本質(zhì)論（第 2版）.

〔3〕[美]Andrew Troelsen. 朱曄等譯.C# 與.NET3.5高級(jí)程序設(shè)計(jì)（第4版）.

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