《CLR via C#：框架设计》读书笔记

ToDo: 写一个委托简单实例

回调函数是一种非常有用的机制。

回调函数^【1^】：回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。如果你把函数的指针（地址）作为参数传递给另一个函数，当这个指针被用为调用它所指向的函数时，我们就说这是回调函数。回调函数不是由该函数的实现方直接调用，而是在特定的事件或条件发生时由另外的一方调用的，用于对该事件或条件进行响应。

回调函数实现的机制是^【¹^】:

（1）定义一个回调函数；

（2）提供函数实现的一方在初始化的时候，将回调函数的函数指针注册给调用者；

（3）当特定的事件或条件发生的时候，调用者使用函数指针调用回调函数对事件进行处理。

为什么要使用回调函数：

因为可以把调用者与被调用者分开，所以调用者不关心谁是被调用者。它只需知道存在一个具有特定原型和限制条件的被调用函数。

17.1 初识委托

在Microsft Window中，窗口过程、钩子过程和异步调用过程等都需要回调函数。在.Net Framework中，回调方法更是广泛。委托是.Net Framework提供的一种类型安全的回调函数机制。

17.2 协变性和逆变性

1    delegate object MyCallback(FileStream s);
2    string SomeMethod(Stream s);

将一个方法绑定到委托时，C#和CLR都允许引用类型的协变性（covariance）和逆变性（contravariance）。

协变性：指方法能返回从委托的返回类型派生的一个类型。

逆变性：值方法获取的参数可以是委托参数的基类。

注意：协变性与逆变性只能用于引用类型，不能用于值类型或void。

协变性与逆变性扩展：[翻译]协变性与逆变性FAQ

17.4 委托揭秘

从表面看委托使用起来很方便：

（1）创建一个与方法具有相同特征（返回值，方法名，方法签名）的委托类型

（2）用new创建一个委托实例

（3）把委托实例看成相应方法，调用之

 1 using System;
 2 namespace SimpleDelegate
 3 {
 4     class Program
 5     {
 6         static void Main(string[] args)
 7         {
 8             Grade m = new Grade();
 9             //（2）用new创建一个委托实例
10             Feedback f1 = new Feedback(m.Pass);
11             Feedback f2 = new Feedback(Grade.sPass);
12
13             //（3）把委托实例看成相应方法，调用之
14             f1(60);
15             f2(60);
16             Console.Read();
17         }
18     }
19
20     //（1）创建一个与方法具有相同特征（返回值，方法名，方法签名）的委托类型
21     internal delegate void Feedback(int i);
22
23     class Grade
24     {
25         //（1）创建一个与方法具有相同特征（返回值，方法名，方法签名）的委托类型
26         public void Pass(int i)
27         {
28             if (i >= 60) Console.WriteLine("Pass");
29             else Console.WriteLine("Failed");
30         }
31
32         public static void sPass(int i)
33         {
34             if (i >= 60) Console.WriteLine("Pass");
35             else Console.WriteLine("Failed");
36         }
37     }
38 }

实际上，CLR做了大量工作隐藏其复杂性，看一下代码：

delegate void Feedback(int value);

通过工具看ILDASM和Reflector，可以看到一个完整的类：

 1 class Feeback : System.MulticastDelegate
 2 {
 3     //构造器
 4     public Feedback(object @object, IntPtr method);
 5     //这个方法跟源代码指定原型一样
 6     public virtual void Invoke(int value);
 7     //以下方法实现对回调方法的异步回调
 8     public virtual IAsyncResult BeginInvoke(int value, AsyncCallback callback, object @object);
 9     public virtual void EndInvoke(IAsyncResult result);
10 }

表1 MulticastDelegate的3个重要的非公共字段

字段名称	字段类型	描述
_target	System.Object	该字段指明委托所调用的方法所在的实例类型。如果委托调用的为静态方法，该字段为null；如果为实例方法则为该方法所在的对象。
_methodPtr	System.IntPtr	标识回调方法的指针。
_invocationList	System.Object	在构建委托链时指向一个委托数组，在委托刚刚构建时通常为null。

注意：所有的委托都有一个构造器，获取两个参数：一个是对象的引用，另一个是引用回调方法的一个整数。这样，C#编译器就能知道要调用哪个对象的哪个方法。

另外，System.MulticastDelegate类派生自System.Delegate。本来应该就一个委托类，但由于某些情况下还要是由Delegate类（如静态类Combine和Remove要获取Delegate参数）

17.5 用委托回调许多方法（委托链）

示例：

 1 using System;
 2 namespace SimpleDelegate
 3 {
 4     class Program
 5     {
 6         static void Main(string[] args)
 7         {
 8             Grade m = new Grade();
 9             Feedback f1 = new Feedback(m.Pass);
10             Feedback f2 = new Feedback(m.Good);
11             Feedback fChain = null;
12
13             fChain = (Feedback)Delegate.Combine(fChain,f1);
14             fChain = (Feedback)Delegate.Combine(fChain,f2);
15             fChain += f2;
16             fChain += f1;
17
18             fChain(60);
19             Console.Read();
20         }
21     }
22
23     internal delegate void Feedback(int i);
24
25     class Grade
26     {
27         public void Pass(int i)
28         {
29             if (i >= 60) Console.WriteLine("Pass");
30             else Console.WriteLine("Failed");
31         }
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33         public void Good(int i)
34         {
35             if (i >= 90) Console.WriteLine("Good");
36             else Console.WriteLine("Just so so");
37         }
38     }
39 }

结果：

在把委托添加到委托链的过程中，除了第一个让委托链变量直接指向委托，其他的都会重新创建建一个委托链对象。

fbChain=(Feeback)Delegate.Combine(fbChain,fb3);

图1 在委托链插入第三个委托对象

同样，在从委托链中把委托删除过程中，如果（删除后）剩余多个委托数据项，重写创建一个委托链对象；如果只剩一个委托数据项，直接返回那个数据项；如果删除仅有的委托数据项，返回null。

fbChain=(Feeback)Delegate.Remove(fbChain,fb3);

17.6 委托定义太多（泛型委托）

.Net Framework定义了几个泛型委托，我们可以尽量调用它们。

public delegate void Action<T1,...,Tn>(T1 arg1,...,Tn argn>; (n=0...16)

public delegate TResult Func<T1,..,Tn,TResult>(T1 arg1,...Tn argn,TResult);(n=0...16)

17.7 C#为委托提供简单语法

1       void CallbackWithoutNewingADelegateObject()
2       {
3           ThreadPool.QueueUserWorkItem(SomAsyncTask,5);
4       }
5       void SomAsyncTask(object o)
6       {
7           Console.WriteLine(o);
8       }

上述代码QueueUserWorkItem期望接受一个WaitCallback的委托对象的引用，因为委托类型WaitCallback与SomeAsyncTask方法特征匹配，C#编译器会新建WaitCallback对象。

17.7.2 简化语法2：不需要回调方法

1       void CallbackWithoutNewingADelegateObject()
2       {          ThreadPool.QueueUserWorkItem(obj=>Console.WriteLine(obj),5);
3       }

QueueUserWorkItem方法的第一个参数是代码，它是一个C#Lambda表达式。编译器看到这个表达式后，会在类中自动创建一个新的私有方法。这个私有方法是匿名函数，因为方法的名称是编译器自动创建的。