C# 中的委托机制(delegate、action、func)

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前言

简单了解了 C# 中的 Delegate、Func、Event、Action。粗略理解：委托是一个规定了参数的函数待执行队列；Func 是只有一参一返的 Delegate；Action 是一参无返的 Delegate；Event 是?

主要参考了C# 的委托与事件大致是怎么一回事_哔哩哔哩_bilibili，一个很好的视频。

委托 Delegate

委托的底层是一种函数指针。顾名思义委托的作用就是，当一个函数“不方便做某事”的时候，“拜托”另一个函数去做。可以用于实现事件与回调。

所有的委托都派生自 System.Delegate 类。

声明一个委托

委托的声明

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delegate <return type> <delegate-name> <parameter list>

委托经过声明以后决定其可以引用的方法。方法与声明有相同的参数、返回类型、标签（关于标签参考此 CSDN 博客）。换句话说，委托的声明决定了它能调用什么样的方法，委托是被调用方法的模板。

实例化委托

声明完成后，可以用 new 实例化一个委托实例，并且在参数中指定实例调用的方法。如下

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public delegate void printString(string s);
...
printString ps1 = new printString(WriteToScreen);
printString ps2 = new printString(WriteToFile);

最后向委托中传递参数即可。如下是一个完整的例子（From：runnoob）

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using System;

delegate int NumberChanger(int n);
namespace DelegateAppl
{
   class TestDelegate
   {
      static int num = 10;
      public static int AddNum(int p)
      {
         num += p;
         return num;
      }

      public static int MultNum(int q)
      {
         num *= q;
         return num;
      }
      public static int getNum()
      {
         return num;
      }

      static void Main(string[] args)
      {
         // 创建委托实例
         NumberChanger nc1 = new NumberChanger(AddNum);
         NumberChanger nc2 = new NumberChanger(MultNum);
         // 使用委托对象调用方法
         nc1(25);
         Console.WriteLine("Value of Num: {0}", getNum());
         nc2(5);
         Console.WriteLine("Value of Num: {0}", getNum());
         Console.ReadKey();
      }
   }
}

委托的多播

如果委托对象（即实例）的类型相同，则可以合并、分离委托（使用 + 和 - 运算符），这被称之为委托的多播或组播。如下是一个例子（From：runnoob）

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...
static void Main(string[] args)
      {
         // 创建委托实例
         NumberChanger nc;
         NumberChanger nc1 = new NumberChanger(AddNum);
         NumberChanger nc2 = new NumberChanger(MultNum);
         nc = nc1;
         nc += nc2;
         // 调用多播
         nc(5);
         Console.WriteLine("Value of Num: {0}", getNum());
         Console.ReadKey();
      }

Func

Func 是委托的一种，它固定具有一个参数和一个返回值。
格式如下：

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Func <parameter_type,return_type> expression;

expression 可以是一个 lambda 表达式，也可以是一个方法。是方法的时候，这个方法和 Func 一样必须有一个传入值和一个返回值。这样，就可以把方法作为参数进行传递，同时不必像委托一样显式的进行定义声明。

lambda 表达式的举例：

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Func<string, string> convert = s => s.ToUpper();

string name = "Dakota";
Console.WriteLine(convert(name));

实例化委托方法的举例：

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Func<string, string> convertMethod = UppercaseString;
string name = "Dakota";

Console.WriteLine(convertMethod(name));

string UppercaseString(string inputString)
{
   return inputString.ToUpper();
}

Action

Action 也是委托的一种，它一定具有一个参数，并且没有返回值。

即： Action <T> name

总的来说，和 Func 差别不大。同样可以给它赋值为 lambda 表达式或方法。只要这个方法有一个参数并且没有返回值。

Event

Event 是一种特殊的委托，但是其复制的权限为delegate。使用 Delegate 的时候，我们不一定想立刻为其赋值。这种情况下，我们可以考虑使用 Event。

事件的声明：

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 delegate void MyDelegate();
 event MyDelegate myEvent;
//  or
event Action myEvent //Action 的本质是 Delegate

事件声明完成后就是一个实例了（类似变量）。

当作为类成员的时候， event 只能在类中被调用。

Event 的一种用处：让类外成员可以观测到类的私有成员发生了变化。

在类中定义私有成员的 public {get;set;} 变量，set 时，invoke 类中的event；
类外事物需要观测时，在 event 中注册函数就会收到通知。

参考

  1. C# 的委托与事件大致是怎么一回事_哔哩哔哩_bilibili
  2. C# 委托（Delegate） | 菜鸟教程
  3. Func<T,TResult> 委托 (System) | Microsoft Learn
  4. 三分钟彻底搞懂委托，事件，Action，Func的作用和区别_哔哩哔哩_bilibili

延申

  1. 逆变与协变类型请参考：Covariance and Contravariance in Generics | Microsoft Learn
  2. lambda 表达式部分参考：
    1. Lambda表达式_百度百科
    2. C++ 中的 Lambda 表达式 | Microsoft Learn