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(转)C#中的委托(Delegate)和事件(Event)

2015-01-19 15:13 609 查看
转自:http://blog.chinaunix.net/uid-576762-id-2733751.html

把C#中的委托(Delegate)和事件(Event)放到现在讲是有目的的:给下次写的设计模式——观察者(Observer)有一个参考。

委托和事件应该是C#相较于C++等之前的非托管的语言提出的一个新的术语(term)。“旧瓶装新酒”这样的描述似乎有些“贬义”,但确实是这样。委托也好,事件也好最初的起源是C/C++中的函数指针,关于函数指针的简单介绍可以参见我以前的一篇《C/C++中指向函数的指针》。不过旧瓶装新酒没有什么不好,反而给人添加了许多新滋味。

1. Function pointer--the origin of delegates and events .

书回正传,既然函数指针是它们(委托和事件)的起源。那我们先看看什么情况下我们需要函数指针。函数指针最常用的方式就是回调(callback)——在函数休内回调主函数里的函数。有些绕口,看代码:

//Platform: WinXP + VC6.0
#include <iostream.h>
#include <list>
using namespace std;

void max(int a, int b)
{
cout<<"now call max("<<a<<","<<b<<")..."<<endl;
int t = a>b?a:b;
cout<<t<<endl;
}
void min(int a, int b)
{
cout<<"now call min("<<a<<","<<b<<")..."<<endl;
int t = a<b?a:b;
cout<<t<<endl;
}
typedef void (*myFun)(int a, int b); //定义一个函数指针用来引用max,min


//回调函数
void callback(myFun fun, int a, int b)
{
fun(a,b);
}
void main()
{
int i = 10;
int j = 55;
callback(max,i,j);

callback(min,i,j);
}


Output:
now call max(10,55)...
55
now call min(10,55)...
10
Press any key to continue

输出的结果有可能另一些对函数指针不熟悉的朋友我些意外,我们并没在main()中显式调用max(),min()呀,怎么会调用到它们呢。再仔细检查一下:你可能发现了:

callback(max,i,j);

这个函数调用了max(),这下好了。你便可以回答类似于这样的问题:我怎么在一个函数(callback)体内调用[主调用函数中的函数(max或min)],最好能通过参数指入具体需要指定哪一个函数?

这便是函数指针的作用了,通过转入函数指针,可以很方便的回调(callback)另外一些函数,而且可以实现参观化具体需要回调用的函数。

2,Introduce delegate in c#;

.net里一向是"忌讳"提及"指针"的,"指针"很多程度上意味着不安全。C#.net里便提出了一个新的术语:委托(delegate)来实现类似函数指针的功能。我们来看看在C#中怎么样实现上面的例子。

//Platform: WinXP + C# in vs2003
using System;
namespace Class1
{
class ExcelProgram
{
static void max(int a, int b)
{
Console.WriteLine("now call max({0},{1})",a,b);
int t = a>b?a:b;
Console.WriteLine(t);
}
static void min(int a, int b)
{
Console.WriteLine("now call min({0},{1})",a,b);
int t = a<b?a:b;
Console.WriteLine(t);
}
delegate void myFun(int a, int b); //定义一个委托用来引用max,min

//回调函数
static void callback(myFun fun, int a, int b)
{
fun(a,b);
}
[STAThread]
static void Main(string[] args)
{
int i = 10;
int j = 55;
callback(new myFun(max),i,j);
callback(new myFun(min),i,j);
Console.ReadLine();
}
}
}


其实代码上大同小异,除了几个static申明以外(C#除静态成员外必须要求对象引用),最大的变化要算定义"函数指指",哦...不..不..不..应该是定义"委托"(小样穿上马甲了..). 定义委托的语法如下:

delegate void myFun(int a, int b); //定义一个委托用来引用max,min

其中delegate是关键字,myFun是委托名,剩下的是函数签名(signature).我们可以申明一个委托:

myFun Max = new myFun(max);

那么上面的回调函数的代码便可以写成:callback(Max,i,j);

3, Difference between function pointer and delegate;

委托除了可以引用一个函数外,能力上还有了一些加强,其中有一点不得不提的是:多点委托(Multicast delegate).简单地讲就是可以通过一个申明一个委托,来调用多个函数,不信?我们只要稍微更改一下上面的C#代码中的Main函数就可以了,类似:

static void Main(string[] args)
{
int i = 10;
int j = 55;

myFun mulCast = new myFun(max);
mulCast += new myFun(min); //(1)

callback(mulCast,i,j);
//callback(new myFun(min),i,j);
Console.ReadLine();
}

输出如下:
now call max(10,55)...
55
now call min(10,55)...
10
Press any key to continue

没骗你吧,我们只用了一个委托mulCast便同时调用了max和min。不知你注意到没有,上面代码的(1)处用"+="给已经存在的委托(mulCast)又加了一个函数(min)。这样看来C#中的委托更像一个函数指针链表。实质是在C#中,delegate关键字指定的委托自动从System.MulticastDelegate派生.而System.MulticastDelegate是一个带有链接的委托列表,在callback中只需调用mulCast的引用便可以以同样的参数调用该链表中的所有函数。

如果还是觉得不过隐,那我们就继续,下图展示了刚才那段C#代码的IL(用ILDasm反汇编即可):



在C#中委托是作为一个特殊的类型(Type,Object)来对待的,委托对象也有自己的成员:BeginInvoke,EndInvoke,Invoke。这几个成员是你定义一个委托时编译器帮你自动自成的,而且他们都是virtual函数,具体函数体由runtime来实现。我们双击一个callback,可以看见以下IL:
{
// 代码大小 9 (0x9)
.maxstack 8
IL_0000: ldarg.0
IL_0001: ldarg.1
IL_0002: ldarg.2
IL_0003: callvirt instance void Class1.ExcelProgram/myFun::Invoke(int32,
int32)
IL_0008: ret
} // end of method ExcelProgram::callback

从这段IL我们可以看出,当我们使用语句:fun(a,b)时,调用的却是委托对象(即然委托是类型,那么他自也就会有对象)的myFun::Invoke().该委托对象(即上面的mulCast)通过调用Invoke来调用对象本身所关系的函数引用。

那我们再看看,一个委托对象是怎么样关联到函数的呢,我们双击Main函数,可以看到以下IL,虽然IL语法复杂但仍不影响我们了解它是怎么样将一个委托关联到一个(或多个)函数的引用的。

.method private hidebysig static void Main(string[] args) cil managed
{
.entrypoint
.custom instance void [mscorlib]System.STAThreadAttribute::.ctor() = ( 01 00 00 00 )
// 代码大小 58 (0x3a)
.maxstack 4
.locals ([0] int32 i,
[1] int32 j,
[2] class Class1.ExcelProgram/myFun mulCast)
IL_0000: ldc.i4.s 10
IL_0002: stloc.0
IL_0003: ldc.i4.s 55
IL_0005: stloc.1
IL_0006: ldnull
IL_0007: ldftn void Class1.ExcelProgram::max(int32,
int32)
IL_000d: newobj instance void Class1.ExcelProgram/myFun::.ctor(object,
native int)
IL_0012: stloc.2
IL_0013: ldloc.2
IL_0014: ldnull
IL_0015: ldftn void Class1.ExcelProgram::min(int32,
int32)
IL_001b: newobj instance void Class1.ExcelProgram/myFun::.ctor(object,
native int)
IL_0020: call class [mscorlib]System.Delegate [mscorlib]System.Delegate::Combine(class [mscorlib]System.Delegate,
class [mscorlib]System.Delegate)
IL_0025: castclass Class1.ExcelProgram/myFun
IL_002a: stloc.2
IL_002b: ldloc.2
IL_002c: ldloc.0
IL_002d: ldloc.1
IL_002e: call void Class1.ExcelProgram::callback(class Class1.ExcelProgram/myFun,
int32,
int32)
IL_0033: call string [mscorlib]System.Console::ReadLine()
IL_0038: pop
IL_0039: ret
} // end of method ExcelProgram::Main

从上面的IL可以看出对于语句:
myFun mulCast = new myFun(max);
是通过以max作为参数构建一个委托对象mulCast。但对于语句:
mulCast += new myFun(min);
等价于(你甚至可以用下面的语句代码上面的:mulCast += new myFun(min)):
mulCast = (myFun) Delegate.Combine(mulCast, new myFun(min));

哦,原来是通过调用Delegate.Combine的静态方法将mulCast和min函数进行关联,Delegate.Combine方法只是简单地将min函数的引用加至委托对象mulCast的函数引用列表中。

4,Introduce event;

事件/消息机制是Windows的核心,其实提供事件功能的却是函数指针,你信么?接下来我们再看看C#事件(Event).在C#中事件是一类特殊的委托.

一个类提供了"事件",那么他至少提供了以下字段/方法:

一个委托类型的字段(field),用来保存一旦事件时通知哪些对象。即通知所有订阅该事件的对象.别忘记C#中委托是支持多播的。
两个方法,以委托类型为参数。作用是将订阅该事件的对象方法加至上面的委托类型字段中,以便事件发生后可以通过调用该方法来通知对象事件已发生。

我们简单地定义一个类Test,该类支持事件:
class Test
{
public event EventHandler OnClick;

public void GenEvent(EventArgs e) //引发事件方法
{
EventHandler temp = OnClick;
//通知所有已订阅事件的对象
if(temp != null)
temp(this,e);
}

}

我们反汇编这段代码,如下图:



简单地定义一个字段哪来的那么多方法?其实这都是编译器帮你加上去的。当你定义一个事件时,编译器为了实现事件的功能会自动加上两个方法来提供“订阅”和“取消订阅”的功能。

通过下面的语法,你便可以订阅事件:
test.OnClick +=new EventHandler(test_OnClick);
也就是说,一旦test事件发生时(通过调用test.GenEvent()方法)。test便会调用注册到OnClick上的方法。来通知所有订阅该事件的对象。

订阅是什么?“订阅就是调用定义事件时自动生成的add_OnClick.”“那取消订阅就是调用定义事件时自动生成的remove_OnClick”,恭喜你!都学会抢答了.对于上面的订阅事件语句,逻辑意义上等同于:
test.add_OnClick(new EventHandler(test_OnClick));
但C#并不能直接调用该方法,只能通过 "+=" 来实现。来看IL:

IL_003b: ldftn void Class1.ExcelProgram::test_OnClick(object,
class [mscorlib]System.EventArgs) //先将test_OnClick压栈
IL_0041: newobj instance void [mscorlib]System.EventHandler::.ctor(object,
native int) //new一个委托对对象
IL_0046: callvirt instance void Class1.ExcelProgram/Test::add_OnClick(class [mscorlib]System.EventHandler) //通过调用add_OnClick方法将上面生委托加至test的事件(委托列表)中.

5,summarize.

如果对设计模式中的观察者模式较为熟悉的话。其实支持事件的类也就是观察者模式中的Subject(主题,我个人比较喜欢这么译).而所有订阅事件的对象构成了Observers.

最后来句总结吧,总结也许不严谨,但提供理解那还是绝佳滴..我

骗你..(鼻子又变长了).....
"委托"是"函数指针"链表,当然该链表也可以只有一个元素,如果这样的话:"委托" 约等于 "函数指针";
"事件"是一类特特殊的"委托",你定义一个"事件",表示你同时定义了:一个委托+两个方法。

后记:如果还不理解事件,先不要急,说不定你先把它忘记不想,等会一闪光,你就会理解了。或者你等着我下一篇《设计模式----观察者(Observer)》,我想等你看完设计模式中的观察者之后再回来看"事件",看"多播委托(MulticastDelegate)"应该可以:忽然开朗。

如果还觉得不过隐。下面给出一个很好的帮助理解的例子,来自Jeffrey Richter.希望我的注解能帮上些忙:

using System;
using System.Text;
using System.Data;

namespace Class1
{
//定义事件引发时,需要传的参数
class NewMailEventArgs:EventArgs
{
private readonly string m_from;
private readonly string m_to;
private readonly string m_subject;
public NewMailEventArgs(string from, string to, string subject)
{
m_from = from;
m_to = to;
m_subject = subject;
}
public string From
{
get{return m_from;}
}
public string To
{
get{return m_to;}
}
public string Subject
{
get{return m_subject;}
}

}

//事件所用的委托(链表)
delegate void NewMailEventHandler(object sender, NewMailEventArgs e);

//提供事件的类
class MailManager
{
public event NewMailEventHandler NewMail;
//通知已订阅事件的对象
protected virtual void OnNewMail(NewMailEventArgs e)
{
NewMailEventHandler temp = NewMail; //MulticastDelegate一个委托链表
//通知所有已订阅事件的对象
if(temp != null)
temp(this,e); //通过事件NewMail(一种特殊的委托)逐一回调客户端的方法

}
//提供一个方法,引发事件
public void SimulateNewMail(string from, string to, string subject)
{
NewMailEventArgs e = new NewMailEventArgs(from,to,subject);
OnNewMail(e);
}
}

//使用事件
class Fax
{
public Fax(MailManager mm)
{
//Subscribe
mm.NewMail += new NewMailEventHandler(Fax_NewMail);
}
private void Fax_NewMail(object sender, NewMailEventArgs e)
{
Console.WriteLine("Message arrived at Fax...");
Console.WriteLine("From={0}, To={1}, Subject='{2}'",e.From,e.To,e.Subject);
}
public void Unregister(MailManager mm)
{
mm.NewMail -= new NewMailEventHandler(Fax_NewMail);
}
}
class Print
{
public Print(MailManager mm)
{
//Subscribe ,在mm.NewMail的委托链表中加入Print_NewMail方法
mm.NewMail += new NewMailEventHandler(Print_NewMail);
}
private void Print_NewMail(object sender, NewMailEventArgs e)
{
Console.WriteLine("Message arrived at Print...");
Console.WriteLine("From={0}, To={1}, Subject='{2}'",e.From,e.To,e.Subject);
}
public void Unregister(MailManager mm)
{
mm.NewMail -= new NewMailEventHandler(Print_NewMail);
}
}

class ExcelProgram
{
[STAThread]
static void Main(string[] args)
{
MailManager mm = new MailManager();
if(true)
{
Fax fax = new Fax(mm);
Print prt = new Print(mm);
}

mm.SimulateNewMail("Anco","Jerry","Event test");
Console.ReadLine();
}
}
}


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