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 == 0) return null; Delegate d = delegates[0]; for (int i = 1; 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 = 1;
Object[] followList = dFollow._invocationList as Object[];
if (followList != null)
followCount = (int)dFollow._invocationCount;
int resultCount;
Object[] invocationList = _invocationList as Object[];
if (invocationList == null)
{
resultCount = 1 + followCount;
resultList = new Object[resultCount];
resultList[0] = this;
if (followList == null)
{
resultList[1] = dFollow;
}
else
{
for (int i = 0; i < followCount; i++)
resultList[1 + 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 = 0; i < followCount; i++)
{
if (!TrySetSlot(resultList, invocationCount + i, followList[i]))
{
resultList = null;
break;
}
}
}
}
if (resultList == null)
{
int allocCount = invocationList.Length;
while (allocCount < resultCount)
allocCount *= 2;
resultList = new Object[allocCount];
for (int i = 0; i < invocationCount; i++)
resultList[i] = invocationList[i];
if (followList == null)
{
resultList[invocationCount] = dFollow;
}
else
{
for (int i = 0; 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 >= 0; )
{
if (value.Equals(invocationList[i]))
{
if (invocationCount == 2)
{
return (Delegate)invocationList[1-i];
}
else
{
Object[] list = DeleteFromInvocationList(invocationList, invocationCount, i, 1);
return NewMulticastDelegate(list, invocationCount-1, 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 >= 0; i--)
{
if (EqualInvocationLists(invocationList, v._invocationList as Object[], i, vInvocationCount))
{
if (invocationCount - vInvocationCount == 0)
{
return null;
}
else if (invocationCount - vInvocationCount == 1)
{
return (Delegate)invocationList[i != 0 ? 0 : invocationCount-1];
}
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[1]; del[0] = this; } else { int invocationCount = (int)_invocationCount; del = new Delegate[invocationCount]; for (int i = 0; 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)0; if (!isStatic) { if (_methodPtrAux == (IntPtr)0) { 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()[0].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)0 && _invocationList != null) { Object[] invocationList = _invocationList as Object[]; if (invocationList != null) { int index = (int)_invocationCount - 1; 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。
