C#中的委托解析

谈及到C#的基本特性，“委托”是不得不去了解和深入分析的一个特性。对于大多数刚入门的程序员谈到“委托”时，都会想到“将方法作为方法的参数进行传递”，很多时候都只是知道简单的定义，主要是因为“委托”在理解上有较其他特性比较难的地方。在本次说明中，不会将委托的简单声明和调用作为重点。

“委托”不需要直接定义一个要执行的行为，而是将这个行为用某种方法“包含”在一个对象中。这个对象可以像其他任何对象那样使用。在该对象中，可以执行封装的操作。可以选择将委托看作之定义了一个方法的接口，将委托的实例看作实现了那个接口的对象。

在“委托”的相关定义中，我们可以不难看出，“委托与方法“相比较于“接口与类”有着设计理念上的相似部分，产生的背景源于”设计原则“中的”开放-封闭原则“，”开放-封闭“原则：是说软件实体（类，模块，函数等等）应该可以扩展，但是不可修改。换一种说法可能更好的理解”对于扩展是开放的，对于更改是封闭的“，面对新的需求，对于程序的改动是通过增加新的代码进行的，而不是更改现有的代码。

在C#中委托用delegate关键字定义，使用new操作符构造委托实例，采用传统的方法调用语法来回调函数（只是要用引用了委托对象的一个变量代替方法名）。在C#中，委托在编译的时候会被编译成类。对于委托的一个说明：委托是一个类，它定义了方法的类型，使得可以将方法当作另一个方法的参数来进行传递。委托类既可嵌套在一个类型中定义，也可以在全局范围内定义。由于委托是类，凡是可以定义类的地方，都可以定义委托。

接下来我们来看一下”委托“的组成，需要满足的条件：

1.声明委托类型。

2.必须有一个方法包含了要执行的代码。

3.必须创建一个委托实例。

4.必须调用委托实例。

接下来大致的了解一下上面所提出的4项条件：

委托类型实际上只是参数类型的一个列表以及返回类型。规定了类型的实例能表示的操作。在调用一个委托实例的时候，必须保证使用的参数完全匹配，而且能以指定的方式使用返回值。对于委托实例的创建，取决于操作使用实例方法还是静态方法（如果操作是静态方法，指定类型名称就可以，如果是操作实例方法，需要先创建类型的实例）。对于委托的调用，可以直接调用委托的实例的方法就可以完成对应的操作。

以上谈及了”委托“的定义和组成，接下来我们来了解一下如何将方法绑定到”委托“上，以及委托的合并和删除。

可以将多个方法赋给同一个委托，委托实例实际有一个操作列表与之关联。在System.Delegate类型中提供了两个静态方法Combine()和Remove()负责委托实例的新增和删除操作。但是在我们的实际开发中，较多的采用-=和+=操作符。

在FCL中，所有的委托类型都派生自MulticastDelegate，该类型在System.MulticastDelegate类型中。

具体来看一下Combine()方法的底层实现代码：

 [System.Runtime.InteropServices.ComVisible(true)]
        public static Delegate Combine(params Delegate[] delegates)
        {
            if (delegates == null || delegates.Length == )
                return null;

            Delegate d = delegates[];
            for (int i = ; i < delegates.Length; i++)
                d = Combine(d,delegates[i]);

            return d;
        }

public static Delegate Combine(Delegate a, Delegate b)
        {
            if ((Object)a == null)
                return b;

            return  a.CombineImpl(b);
        } 

以上两个方法为System.Delegate类型中，CombineImpl方法在MulticastDelegate重写。

        [System.Security.SecuritySafeCritical]
        protected override sealed Delegate CombineImpl(Delegate follow)
        {
            if ((Object)follow == null)
                return this;
            if (!InternalEqualTypes(this, follow))
                throw new ArgumentException(Environment.GetResourceString("Arg_DlgtTypeMis"));

            MulticastDelegate dFollow = (MulticastDelegate)follow;
            Object[] resultList;
            int followCount = ;
            Object[] followList = dFollow._invocationList as Object[];
            if (followList != null)
                followCount = (int)dFollow._invocationCount;

            int resultCount;
            Object[] invocationList = _invocationList as Object[];
            if (invocationList == null)
            {
                resultCount =  + followCount;
                resultList = new Object[resultCount];
                resultList[] = this;
                if (followList == null)
                {
                    resultList[] = dFollow;
                }
                else
                {
                    for (int i = ; i < followCount; i++)
                        resultList[ + i] = followList[i];
                }
                return NewMulticastDelegate(resultList, resultCount);
            }
            else
            {
                int invocationCount = (int)_invocationCount;
                resultCount = invocationCount + followCount;
                resultList = null;
                if (resultCount <= invocationList.Length)
                {
                    resultList = invocationList;
                    if (followList == null)
                    {
                        if (!TrySetSlot(resultList, invocationCount, dFollow))
                            resultList = null;
                    }
                    else
                    {
                        for (int i = ; i < followCount; i++)
                        {
                            if (!TrySetSlot(resultList, invocationCount + i, followList[i]))
                            {
                                resultList = null;
                                break;
                            }
                        }
                    }
                }
                if (resultList == null)
                {
                    int allocCount = invocationList.Length;
                    while (allocCount < resultCount)
                        allocCount *= ; 

                    resultList = new Object[allocCount];

                    for (int i = ; i < invocationCount; i++)
                        resultList[i] = invocationList[i];

                    if (followList == null)
                    {
                        resultList[invocationCount] = dFollow;
                    }
                    else
                    {
                        for (int i = ; i < followCount; i++)
                            resultList[invocationCount + i] = followList[i];
                    }
                }
                return NewMulticastDelegate(resultList, resultCount, true);
            }
        } 

再来具体看一下Remove()方法的底层实现代码，RemoveAll和Remove两个方法为System.Delegate类型中，CombineImpl方法在MulticastDelegate重写。：

 public static Delegate RemoveAll(Delegate source, Delegate value)
        {
            Delegate newDelegate = null; 

            do
            {
                newDelegate = source;
                source = Remove(source, value);
            }
            while (newDelegate != source); 

            return newDelegate;
        }

[System.Security.SecuritySafeCritical]
        public static Delegate Remove(Delegate source, Delegate value)
        {
            if (source == null)
                return null;

            if (value == null)
                return source;

            if (!InternalEqualTypes(source, value))
                throw new ArgumentException(Environment.GetResourceString("Arg_DlgtTypeMis"));

            return source.RemoveImpl(value);
        }

        [System.Security.SecuritySafeCritical]
        protected override sealed Delegate RemoveImpl(Delegate value)
        {             MulticastDelegate v = value as MulticastDelegate; 

            if (v == null)
                return this;
            if (v._invocationList as Object[] == null)
            {
                Object[] invocationList = _invocationList as Object[];
                if (invocationList == null)
                {
                    if (this.Equals(value))
                        return null;
                }
                else
                {
                    int invocationCount = (int)_invocationCount;
                    for (int i = invocationCount; --i >= ; )
                    {
                        if (value.Equals(invocationList[i]))
                        {
                            if (invocationCount == )
                            {
                                return (Delegate)invocationList[-i];
                            }
                            else
                            {
                                Object[] list = DeleteFromInvocationList(invocationList, invocationCount, i, );
                                return NewMulticastDelegate(list, invocationCount-, true);
                            }
                        }
                    }
                }
            }
            else
            {
                Object[] invocationList = _invocationList as Object[];
                if (invocationList != null) {
                    int invocationCount = (int)_invocationCount;
                    int vInvocationCount = (int)v._invocationCount;
                    for (int i = invocationCount - vInvocationCount; i >= ; i--)
                    {
                        if (EqualInvocationLists(invocationList, v._invocationList as Object[], i, vInvocationCount))
                        {
                            if (invocationCount - vInvocationCount == )
                            {
                                return null;
                            }
                            else if (invocationCount - vInvocationCount == )
                            {
                                return (Delegate)invocationList[i !=  ?  : invocationCount-];
                            }
                            else
                            {
                                Object[] list = DeleteFromInvocationList(invocationList, invocationCount, i, vInvocationCount);
                                return NewMulticastDelegate(list, invocationCount - vInvocationCount, true);
                            }
                        }
                    }
                }
            }

            return this;
        } 

在以上的代码中，我们了解到了在.NET底层是如何实现委托实例的绑定和删除绑定。

在调用委托实例时，所有的操作都是顺序执行的。如果调用具有一个非void的返回类型，则调用的返回值是最后一个操作的返回值。如果调用列表中任何操作抛出异常，都会阻止执行后续的操作。

在上面提到了委托列表中出现非void实例调用，如果委托实例中出现多个非void调用，并且需要获取所有的委托实例的返回值结果，那么应该如何操作，在.NET红提供了一个方法GetInvocationList()，用于获取委托链表。

接下来具体了解一下GetInvocationList()的底层代码：

      [System.Security.SecuritySafeCritical]
        public override sealed Delegate[] GetInvocationList()
        {
            Delegate[] del;
            Object[] invocationList = _invocationList as Object[];
            if (invocationList == null)
            {
                del = new Delegate[];
                del[] = this;
            }
            else
            {
                int invocationCount = (int)_invocationCount;
                del = new Delegate[invocationCount]; 

                for (int i = ; i < invocationCount; i++)
                    del[i] = (Delegate)invocationList[i];
            }
            return del;
        }

当获取到委托实例列表后，可采用循环迭代的方式，依次获取每个委托实例的返回值。

再来了解一个属性Method，具体看一下此属性的底层实现代码：

       public MethodInfo Method
        {
            get
            {
                return GetMethodImpl();
            }
        } 

        [System.Security.SecuritySafeCritical]
        protected virtual MethodInfo GetMethodImpl()
        {
            if ((_methodBase == null) || !(_methodBase is MethodInfo))
            {
                IRuntimeMethodInfo method = FindMethodHandle();
                RuntimeType declaringType = RuntimeMethodHandle.GetDeclaringType(method);
                if (RuntimeTypeHandle.IsGenericTypeDefinition(declaringType) || RuntimeTypeHandle.HasInstantiation(declaringType))
                {
                    bool isStatic = (RuntimeMethodHandle.GetAttributes(method) & MethodAttributes.Static) != (MethodAttributes);
                    if (!isStatic)
                    {
                        if (_methodPtrAux == (IntPtr))
                        {
                            Type currentType = _target.GetType();
                            Type targetType = declaringType.GetGenericTypeDefinition();
                            while (currentType != null)
                            {
                                if (currentType.IsGenericType &&
                                    currentType.GetGenericTypeDefinition() == targetType)
                                {
                                    declaringType = currentType as RuntimeType;
                                    break;
                                }
                                currentType = currentType.BaseType;
                            }

                            BCLDebug.Assert(currentType != null || _target.GetType().IsCOMObject, "The class hierarchy should declare the method");
                        }
                        else
                        {
                            MethodInfo invoke = this.GetType().GetMethod("Invoke");
                            declaringType = (RuntimeType)invoke.GetParameters()[].ParameterType;
                        }
                    }
                }
                _methodBase = (MethodInfo)RuntimeType.GetMethodBase(declaringType, method);
            }
            return (MethodInfo)_methodBase;
        }

以上是System.Delegate类中的定义，接下来看一下MulticastDelegate重写：

 [System.Security.SecuritySafeCritical]
        protected override MethodInfo GetMethodImpl()
        {
            if (_invocationCount != (IntPtr) && _invocationList != null)
            {
                Object[] invocationList = _invocationList as Object[];
                if (invocationList != null)
                {
                    int index = (int)_invocationCount - ;
                    return ((Delegate)invocationList[index]).Method;
                }
                MulticastDelegate innerDelegate = _invocationList as MulticastDelegate;
                if (innerDelegate != null)
                {
                    return innerDelegate.GetMethodImpl();
                }
            }
            else if (IsUnmanagedFunctionPtr())
            {
                if ((_methodBase == null) || !(_methodBase is MethodInfo))
                {
                    IRuntimeMethodInfo method = FindMethodHandle();
                    RuntimeType declaringType = RuntimeMethodHandle.GetDeclaringType(method);
                    if (RuntimeTypeHandle.IsGenericTypeDefinition(declaringType) || RuntimeTypeHandle.HasInstantiation(declaringType))
                    {
                        RuntimeType reflectedType = GetType() as RuntimeType;
                        declaringType = reflectedType;
                    }
                    _methodBase = (MethodInfo)RuntimeType.GetMethodBase(declaringType, method);
                }
                return (MethodInfo)_methodBase;
            }
            return base.GetMethodImpl();
        }

以上是对委托的相关定义，以及有关委托的一些操作方法的说明，没有具体指出如何去创建和使用委托，因为委托的简单创建和一般应用，对于大部分开发者来说是相对较为简单的，因为微软在不断的对C#的语法进行提升和修改，极大的简化了对应的操作。但是正是由于在应用层做了较大的封装，这也会导致特性在底层的复杂度慢慢的增大。