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C# 的Delegate(委托)

2012年10月26日 ⁄ 综合 ⁄ 共 3574字 ⁄ 字号 评论关闭

C# 是一个颇具争议的新兴语言,由 Microsoft 开发创造,以作为其 Visual Studio.NET 的基石,目前正处于第一个 Beta 版的发布阶段。C# 结合了源自 C++ 和 Java 的许多特性。Java 社群对 C# 主要的批评在于,其声称 C# 只是一个蹩脚的 Java 克隆版本 ——与其说它是语言创新的成果,倒不如说是一桩诉讼的结果。而在 C++ 社群里,主要的批评(也同时针对 Java)是,C# 只不过是另一个泛吹滥捧的私有语言(yet another over-hyped proprietary language)。

本文意在展示一种 C# 的语言特性,而在 C++ 或 Java 中都没有直接支持类似的特性。这就是 C# 的 delegate 型别,其运作近似于一种指向成员函数的指针。我认为,C# delegate 型别是经过深思熟虑的创新型语言特性,C++ 程序员(无论其对 C# 或者 Microsoft 有何想法)应该会对这个特性产生特殊的兴趣。

为了激发讨论,我将围绕一个 testHarness class 的设计来进行阐述。这个 testHarness class 能够让任何类别对 static 或 non-static 的 class methods 进行注册,以便后续予以执行。Delegate 型别正是实现 testHarness class 的核心。

C# 的 Delegate Type

Delegate 是一种函数指针,但与普通的函数指针相比,区别主要有三:

1) 一个 delegate object 一次可以搭载多个方法(methods)[译注1],而不是一次一个。当我们唤起一个搭载了多个方法(methods)的 delegate,所有方法以其“被搭载到 delegate object 的顺序”被依次唤起——稍候我们就来看看如何这样做。

2) 一个 delegate object 所搭载的方法(methods)并不需要属于同一个类别。一个 delegate object 所搭载的所有方法(methods)必须具有相同的原型和形式。然而,这些方法(methods)可以即有 static 也有 non-static,可以由一个或多个不同类别的成员组成。

3) 一个 delegate type 的声明在本质上是创建了一个新的 subtype instance,该 subtype 派生自 .NET library framework 的 abstract base classes Delegate 或 MulticastDelegate,它们提供一组 public methods 用以询访 delegate object 或其搭载的方法(methods)

声明 Delegate Type

一个 delegate type 的声明一般由四部分组成:(a) 访问级别;(b) 关键字 delegate;(c)返回型别,以及该 delegate type 所搭载之方法的声明形式(signature);(d) delegate type 的名称,被放置于返回型别和方法的声明形式(signature)之间。例如,下面声明了一个 public delegate type Action,用来搭载“没有参数并具有 void 返回型别”的方法:

public delegate void Action();

一眼看去,这与函数定义惊人的相似;唯一的区别就是多了 delegate 关键字。增加该关键字的目的就在于:要通过关键字(keyword)——而非字元(token)——使普通的成员函数与其它形似的语法形式区别开来。这样就有了 virtual,static, 以及 delegate 用来区分各种函数和形似函数的语法形式。

如果一个 delegate type 一次只搭载单独一个方法(method),那它就可以搭载任意返回型别及形式的成员函数。然而,如果一个 delegate type 要同时搭载多个方法(methods),那么返回型别就必须是 void[译注2]。 例如,Action 就可以用来搭载一个或者多个方法(method)。在 testHarness class 实现中,我们就将使用上述的 Action 声明。

定义 Delegate Handle

在 C# 中我们无法声明全局对象;每个对象定义必须是下述三种之一:局部对象;或者型别的对象成员;或者函数参数列表中的参数。现在我只向你展示 delegate type 的声明。之后我们再来看如何将其声明为类别中的成员。

C# 中的 delegate type 与 class, interface, 以及 array types 一样,属于 reference type。每个 reference type 被分为两部分:

  • 一个具名的 句柄(named handle),由我们直接操纵;以及
  • 一个该句柄所属型别的不具名对象(unamed object),由我们通过句柄间接进行操纵。必须经由 new 显式的创建该对象。

 

定义 reference type 是一个“两步走”的过程。当我们写:

Action theAction;

的时候,theAction 代表“delegate type Action 之对象”的一个 handle(句柄),其本身并非 delegate object。缺省情况下,它被设为 null。如果我们试图在对其赋值(译注:assigned,即与相应型别的对象做attachment)之前就使用它,会发生编译期错误。例如,语句:

theAction();

会唤起 theAction 所搭载的方法(method(s))。然而,除非它在定义之后、使用之前被无条件的赋值(译注:assigned,即与相应型别的对象做attachment),否则该语句会引发编译期错误并印出相关信息。

为 Delegate Object 分配空间

在这一节中,为了以最小限度的涉及面继续进行阐述,我们需要访问一个静态方法(static method)和一个非静态方法(non-static method),就此我采用了一个 Announce class。该类别的 announceDate 静态方法(static method)以 long form 的形式(使用完整单字的冗长形式)打印当前的日期到标准输出设备:

Monday, February 26, 2001

非静态方法(non-static method) announceTime 以 short form 的形式(较简短的表示形式)打印当前时间到标准输出设备:

00:58

前两个数字代表小时,从午夜零时开始计算,后两个数字代表分钟。Announce class 使用了由 .NET class framework 提供的 DateTime class。Announce 类别的定义如下所示。

public class Announce{ public static void announceDate() { DateTime dt = DateTime.Now; Console.WriteLine( "Today's date is {0}", dt.ToLongDateString() ); } public void announceTime() { DateTime dt = DateTime.Now; Console.WriteLine( "The current time now is {0}", dt.ToShortTimeString() ); }}

要让 theAction 搭载上述方法,我们必须使用 new 表达式创建一个 Action delegate type(译注:即创建一个该类别的对象)。要搭载静态方法,则传入构造函数的引数由三部分组成:该方法所属类别的名称;方法的名称;分隔两个名称用的 dot operator(.):

theAction = new Action( Announce.announceDate );

要搭载非静态方法,则传入构造函数的引数也由三部分组成:该方法所属的类别对象名称;方法的名称;分隔两个名称用的 dot operator(.):

Announce an = new Announce();theAction = new Action( an.announceTime );

可以注意到, theAction 被直接赋值,事先没有做任何检查(比如,检查它是否已经指代一个堆中的对象,如果是,则先删除该对象)。在 C# 中,存在于 managed heap(受托管的堆)中的对象由运行期环境对其施以垃圾收集动作(garbage collected)。我们不需要显式的删除那些经由 new 表达式分配的对象。

在程序的 managed heap(受托管的堆)中,new 表达式既可以为独个对象做分配

HelloUser myProg = new HelloUser();

也可以为数组对象做分配

string [] messages = new string[ 4 ];

分配语句的形式为:型别的名称,后跟关键字 new,后跟一对圆括弧(表示单个对象)或者方括号(表示数组对象)[1]。(在 C# 语言设计中的一个普遍特征就是,坚持使用单一明晰的形式来区别不同的功用。)

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