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C# 委托（Delegate）

在 C# 中，委托（Delegate） 是一种类型安全的函数指针，它允许将方法作为参数传递给其他方法。

C# 中的委托（Delegate）类似于 C 或 C++ 中函数的指针。委托（Delegate） 是存有对某个方法的引用的一种引用类型变量，引用可在运行时被改变。

委托在 C# 中非常常见，用于事件处理、回调函数、LINQ 等操作。

所有的委托（Delegate）都派生自 System.Delegate 类。

声明委托（Delegate）

委托是一个引用类型，它定义了一个方法签名，可以用于存储指向该签名的方法。通过委托，你可以调用其他类中的方法。

委托声明决定了可由该委托引用的方法。委托可指向一个与其具有相同标签的方法。

声明委托的语法如下：

public delegate <return type> <delegate-name> <parameter list>

中文格式说明：

public delegate 返回类型 委托名(参数类型 参数名, ...);

例如以下代码，我们定义一个接受两个整数并返回一个整数的委托：

public delegate int MathOperation(int x, int y);

以下例子的委托可被用于引用任何一个带有一个单一的 string 参数的方法，并返回一个 int 类型变量。

public delegate int MyDelegate (string s);

实例化委托（Delegate）

一旦声明了委托类型，委托对象必须使用 new 关键字来创建，且与一个特定的方法有关。当创建委托时，传递到 new 语句的参数就像方法调用一样书写，但是不带有参数。例如：

public delegate void printString(string s);
...
printString ps1 = new printString(WriteToScreen);
printString ps2 = new printString(WriteToFile);

下面的实例演示了委托的声明、实例化和使用，该委托可用于引用带有一个整型参数的方法，并返回一个整型值。

实例

using System;

delegate int NumberChanger(int n);
namespace DelegateAppl
{
   class TestDelegate
   {
      static int num = 10;
      public static int AddNum(int p)
      {
         num += p;
         return num;
      }

      public static int MultNum(int q)
      {
         num *= q;
         return num;
      }
      public static int getNum()
      {
         return num;
      }

      static void Main(string[] args)
      {
         // 创建委托实例
         NumberChanger nc1 = new NumberChanger(AddNum);
         NumberChanger nc2 = new NumberChanger(MultNum);
         // 使用委托对象调用方法
         nc1(25);
         Console.WriteLine("Value of Num: {0}", getNum());
         nc2(5);
         Console.WriteLine("Value of Num: {0}", getNum());
         Console.ReadKey();
      }
   }
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Value of Num: 35
Value of Num: 175

委托的多播（Multicasting of a Delegate）

委托对象可使用 + 运算符进行合并。

一个合并委托调用它所合并的两个委托，只有相同类型的委托可被合并。

- 运算符可用于从合并的委托中移除组件委托。

使用委托的这个有用的特点，您可以创建一个委托被调用时要调用的方法的调用列表，这被称为委托的 多播（multicasting），也叫组播。

下面的程序演示了委托的多播：

实例

using System;

delegate int NumberChanger(int n);
namespace DelegateAppl
{
   class TestDelegate
   {
      static int num = 10;
      public static int AddNum(int p)
      {
         num += p;
         return num;
      }

      public static int MultNum(int q)
      {
         num *= q;
         return num;
      }
      public static int getNum()
      {
         return num;
      }

      static void Main(string[] args)
      {
         // 创建委托实例
         NumberChanger nc;
         NumberChanger nc1 = new NumberChanger(AddNum);
         NumberChanger nc2 = new NumberChanger(MultNum);
         nc = nc1;
         nc += nc2;
         // 调用多播
         nc(5);
         Console.WriteLine("Value of Num: {0}", getNum());
         Console.ReadKey();
      }
   }
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Value of Num: 75

委托（Delegate）的用途

下面的实例演示了委托的用法。委托 printString 可用于引用带有一个字符串作为输入的方法，并不返回任何东西。

我们使用这个委托来调用两个方法，第一个把字符串打印到控制台，第二个把字符串打印到文件：

实例

using System;
using System.IO;

namespace DelegateAppl
{
   class PrintString
   {
      static FileStream fs;
      static StreamWriter sw;
      // 委托声明
      public delegate void printString(string s);

      // 该方法打印到控制台
      public static void WriteToScreen(string str)
      {
         Console.WriteLine("The String is: {0}", str);
      }
      // 该方法打印到文件
      public static void WriteToFile(string s)
      {
         fs = new FileStream("c:\\message.txt", FileMode.Append, FileAccess.Write);
         sw = new StreamWriter(fs);
         sw.WriteLine(s);
         sw.Flush();
         sw.Close();
         fs.Close();
      }
      // 该方法把委托作为参数，并使用它调用方法
      public static void sendString(printString ps)
      {
         ps("Hello World");
      }
      static void Main(string[] args)
      {
         printString ps1 = new printString(WriteToScreen);
         printString ps2 = new printString(WriteToFile);
         sendString(ps1);
         sendString(ps2);
         Console.ReadKey();
      }
   }
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

The String is: Hello World

移除委托

如果你不再需要某个方法，可以通过 -= 运算符将该方法从委托链中移除。

实例

public class Program
{
    public delegate void PrintMessage(string message);

    public static void PrintUpperCase(string message)
    {
        Console.WriteLine(message.ToUpper());
    }

    public static void PrintLowerCase(string message)
    {
        Console.WriteLine(message.ToLower());
    }

    public static void Main()
    {
        PrintMessage print = PrintUpperCase;
        print += PrintLowerCase;

        // 移除 PrintLowerCase 方法
        print -= PrintLowerCase;

        // 调用委托（只会调用 PrintUpperCase）
        print("Hello, C#");  // 输出: HELLO, C#
    }
}

委托和事件

委托常常与事件（Event）一起使用，事件是一种特殊类型的委托，用于发布和订阅机制。

在 C# 中，事件本质上就是一个封装了委托的类型，它用于响应程序中的某些操作。

实例

public class Button
{
    // 定义一个事件
    public event EventHandler Click;

    // 引发事件的方法
    public void OnClick()
    {
        if (Click != null)
        {
            Click(this, EventArgs.Empty);  // 调用事件
        }
    }
}

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        Button button = new Button();
       
        // 订阅事件
        button.Click += Button_Click;

        // 引发事件
        button.OnClick();  // 输出 "Button clicked!"
    }

    private static void Button_Click(object sender, EventArgs e)
    {
        Console.WriteLine("Button clicked!");
    }
}

委托的类型

C# 提供了几种常见的委托类型：

1、Action

Action：代表不返回值的方法。可以接受最多 16 个参数。

Action<string> printMessage = Console.WriteLine;
printMessage("Hello");

2、Func

Func：代表有返回值的方法。最多接受 16 个参数，第一个参数是输入参数，最后一个参数是返回值类型。

Func<int, int, int> add = (x, y) => x + y;
Console.WriteLine(add(3, 4));  // 输出 7

3、Predicate

Predicate：代表返回 bool 值的方法，通常用于条件判断。

Predicate<int> isEven = x => x % 2 == 0;
Console.WriteLine(isEven(4));  // 输出 True

委托的注意事项

类型安全：委托是类型安全的，这意味着只有签名匹配的方法才能赋值给委托。

匿名方法和 lambda 表达式：你可以使用匿名方法或 lambda 表达式来创建委托实例，简化代码。

Func<int, int, int> add = (x, y) => x + y;
Console.WriteLine(add(5, 3));  // 输出 8

异步调用：可以将委托与 BeginInvoke 和 EndInvoke 方法一起使用，进行异步调用。

委托是 C# 中一个非常强大和灵活的特性，可以帮助实现事件驱动的编程、回调机制和函数式编程风格。它不仅提供了代码重用的能力，还提高了程序的模块化程度。理解和掌握委托的使用对于 C# 编程是非常重要的。

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