对C#委托内部机制的探析

2010-10-10韩志强

赤峰学院学报·自然科学版 2010年10期

关键词：编译器调用委托

韩志强

（赤峰学院计算机科学与技术系，内蒙古赤峰 0 2 4 0 0 0）

对C#委托内部机制的探析

韩志强

（赤峰学院计算机科学与技术系，内蒙古赤峰 0 2 4 0 0 0）

委托是用来处理其它语言（如C/C++、Pascal等）需要用函数指针来处理的情况的.不过与C/C++函数指针不同，委托是完全面对对象的；另外，C/C++指针仅指向成员函数，而委托同时封装了对象实例和方法.

委托；回调函数；多路广播委托；委托推断

对于开发人员来说，在进行程序开发时经常使用回调函数，它是个非常强大的编程特性.在C/C++中程序员利用函数指针，将可执行的步骤作为参数传给另一个方法来实现回调.而C#使用委托来提供相同的功能，委托将方法作为对象封装起来，允许在运行时间接地绑定一个方法调用.下文将对C#委托的内部机制进行探析.

1 委托的定义

委托是一种引用方法的类型.一旦为委托分配了方法，委托将与该方法具有完全相同的行为.委托方法的使用可以像其他任何方法一样，具有参数和返回值.

在C#中，委托允许将方法作为参数进行传递，可用于定义回调方法，而且委托还可以将方法链接在一起.委托类似于C/C++函数指针，但它是类型安全的.在C/C++中，函数指针其实就是个内存地址，由于该地址不会携带任何其他信息，如函数期望的参数个数、参数类型、返回值类型等，所以这时的回调函数是非类型安全的.C#为回调函数提供了称为委托的机制，其能提供所期望的参数个数、参数类型、返回值类型等信息，因此委托是类型安全的.

委托在C#中被看作一种新的数据类型，由它声明的实例可以引用一个或多个方法.在C/C++中的函数指针只能引用静态函数，而C#中的委托既可以引用静态方法，也可以引用实例方法.在引用实例方法时，委托不仅存储了一个对该方法入口点的一个引用，还存储了一个对相应的对象实例的引用，该方法就是通过此对象实例被调用的.

C#通过以下三个步骤实现一个委托（d e l eg a t e）：

（1）声明一个delegate对象，它应与你想要传递的方法具有相同的参数和返回值类型.

（2）创建delegate对象，并将你想要传递的函数作为参数传入.

（3）在要实现异步调用的地方，通过上一步创建的对象来调用方法.

2 委托的内部机制

声明一个委托类型的唯一方法是通过使用Delegate关键字进行委托声明.在C#中委托类型的是间接从S y s t e m.Delegate派生的类类型，委托类型隐含为s e a l e d，所以不允许从一个委托类型派生任何类型.也不允许从S y s t e m.Delegate派生非委托类类型.在此要注意的是，S y s t e m.Delegate本身不是委托类型；它是从中派生所有委托类型的类类型.

C#的编译器也不允许程序员用户自己定义一个直接或间接（通过S y s t e m.Multicast Delegate类）从S y s t e m.Delegate派生的类.但C#要求程序人员使用Delegate关键字定义委托，该关键字会使C#编译器生成一个类（即一个委托数据类型）.

Delegate关键字是派生自S y s t e m.Multicast D e le g a t e类的一个类（或称数据类型）的别名，派生的委托类包含I n v o k e()方法，该方法可实现委托内方法的调用.S y s t e m.Multicast Delegate类则是从System.Delegate类派生的.其中S y s t e m.Delegate类由一个对象引用和一个方法指针（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类型的方法指针）构成.创建委托时，编译器自动使用S y s t e m.Multicast Delegate类而不是S y s t e m.Delegate类.S y s t e m.Multicast Delegate类也包含了一个对象引用和一个方法指针（和它的D e l eg a t e基类是一样的），但除此之外，它还包含对另一个S y s t e m.Multicast Delegate对象的引用.

向一个委托添加一个方法时，Multicast Delegate类将会创建委托类型的一个新实例，在新实例中为新增的方法存储对象引用和方法指针，并在委托实例方法列表中添加新的方法作为下一项.这样的结果就是，Multicast Delegate类维护着由多个方法构成的一个链表.该链表列出一个或多个方法，其中每个方法均作为一个可调用实体来引用.对于实例方法，可调用实体由该方法和一个相关联的实例组成.对于静态方法，可调用实体仅由一个方法组成.调用委托时，链表中的方法会被依次调用.委托实例还有个有用的特性是：它不知道也不关心它所封装的方法所属的类；它所关心的仅限于这些方法必须与委托的类型兼容.这使委托非常适合于“匿名”调用.

3委托的具体实现——通过一个示例具体说明

3.2 委托的声明

委托修饰符可选delegate 返回类型标识符(形参表可选);

表1 委托声明语法说明

在上例中使用如下语句声明一个委托类型.

publi cdelegate void my delegate(s trngname);

在编译时，C#编译器会生成一个派生自System.Multicast Delegate类的一个名为 my delegate委托类.而后可以使用该类进行委托的实例化.

3.3 委托的实例化

可以使用新实例初始化一个委托实例： my d e le g a t e my d e l e=new my delegate( my d e l e_1);

也可使用委托推断来实现委托的实例化：M ydelegate my d e l e= my d e l e_1;

在编译上述两种情况时，C#编译器创建的代码是一样的.

3.4 调用委托

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

实际上，给委托实例提供括号与调用委托类的I n v o k e()方法完全相同.在C#中I n v o k e()方法不允许被程序员用户调用. my d e l e是委托类型的一个变量，所以C#编译器会用 my dele.Invoke("h z q")代替 my d e l e（"h z q"）.

4 委托的运算符

由于委托是支持多播的，因此委托除了支持“=”赋值运算符（可初始化一个委托，或将原委托清除，用新的委托替换它们）外，还支持“+/+=”运算符（将其它委托添加到委托链中），及支持“-/-=”运算符（将其它委托从委托链中删除）.

在这里应注意的是，无论“+“、“-“还是它们的复合版本（“+=“、“-=“），在内部都是使用静态方法S y s t e m.Delegate.Combine()和S y s t e m.Delegate.Remove()来实现的.这两个方法都获取Delegate类型的两个参数.第一个方法Combine()会连接两个参数，将两个委托的调用列表顺序连接起来.第二个方法Remove()则搜索由第一个参数指定的委托链，并删除由第二个参数指定的委托.对于Combine()方法，它的两个参数都可以为n u l l，其中一个参数为n u l l，Combine()会返回非空的那个参数.如果两个都为n u l l，则 Combine()返回空.