(筆記) Delegate的再進化：Action Generic Delegate (.NET) (C#)

weixin_34015860發表於2019-01-07
筆記C#

Abstract
C# 1.0提出了Delegate取代C/C++的function pointer後，C# 2.0提出了Anonymous methods，C# 3.0提出了Action Generic Delegate與Lambda expressions，我們來看看這些新的技術如何取代function pointer?

Introduction
使用環境：Visual Studio 2008 + .NET Framework 3.5 + C# 3.0

C的Function Pointer

在C的時代，若要將function當成引數傳到另外一個function，靠的就是function pointer這個必殺技。

function_pointer.c / C

 1 /* 
 2 (C) OOMusou 2011 http://oomusou.cnblogs.com
 3 
 4 Filename    : function_pointer.v
 5 Compiler    : Visual Studio 2008
 6 Description : function pointer by C
 7 Release     : 02/12/2011 1.0
 8  */
 9 
10 #include <stdio.h>
11 #include <string.h>
12 
13 typedef void (*fptr)(char *s); // function pointer
14  void write_to_console(char *s);
15  void write_to_file(char *s);
16  void display_message(fptr m, char *s);
17 
18  int main() {
19   int i;
20   char s[] = "Hello World";
21   fptr m;
22   
23   printf("1:write to console, 2:write to text\n");
24   i = getchar();
25   
26   if (i == 49) // ASCII : 1
27      m = write_to_console;
28   else
29     m = write_to_file;
30     
31   display_message(m, s); // use function pointer to pass a function    
32  }
33 
34  void write_to_console(char *s) {
35   printf("%s\n", s);
36 }
37 
38  void write_to_file(char *s) {
39   FILE *fp;
40   fp = fopen("test.txt", "w");
41   fwrite(s, strlen(s), 1, fp);
42   fclose(fp);
43 }
44 
45  void display_message(fptr m, char *s) {
46   (*m)(s); // use function pointer to call function
47  }


13行


typedef void (*fptr)(char *s); // function pointer


定義一個function pointer型別fptr，該function為回傳void，傳入為char *。


21行


fptr m;


使用剛定義的ftpr型別定義一個function pointer m。


27行


m = write_to_console;


將一個function指定給該function pointer。


31行


display_message(m, s); // use function pointer to pass a function   


將該function pointer傳進display_message()這個function，在此我們首次將function變成引數，透過function pointer的方式傳進一個function，這也是function pointer的主要功能。


46行


(*m)(s); // use function pointer to call function


m為一個function pointer，故需要使用(*m)變成一個function使用，之後再傳入該function的引數。


C# 1.0的Delegate


C#是個OOP，所以將function pointer變成Delegate Object，以前在C是要傳遞pointer，現在在C#是要傳遞object。


use_delegate.cs / C#


 1 /* 
 2 (C) OOMusou 2011 http://oomusou.cnblogs.com
 3 
 4 Filename    : use_delegate.cs
 5 Compiler    : Visual Studio 2008
 6 Description : delegate by C# 1.0
 7 Release     : 02/12/2011 1.0
 8  */
 9 
10  using System;
11  using System.IO;
12 
13  delegate void display_method(string s); // declare delegate class type
14  
15  class use_delegate {
16   static void Main(string[] args) {
17     Console.WriteLine("1:write to console, 2:write to text");
18     int i = Console.Read();
19     string s = "Hello World";
20 
21     display_method m; // instantiate delegate object m
22      if (i == 49) // ACSII 1
23       m = write_to_console; // assign method to delegate object
24      else
25       m = write_to_file;
26 
27     display_message(m, s); // use delegate to pass a method
28    }
29 
30   static void write_to_console(string s) {
31     Console.WriteLine(s);
32   }
33 
34   static void write_to_file(string s) {
35     using (StreamWriter sw = new StreamWriter("test.txt"))
36       sw.WriteLine(s);
37   }
38 
39   static void display_message(display_method m, string s) {
40     m(s); // use delegate to call method
41    }
42 }


13行


delegate void display_method(string s); // declare delegate class type


定義一個delegate型別display_method，該delegate為回傳void，傳入char *。


21行


display_method m; // instantiate delegate object m


使用剛定義的display_method delegate建立一個m delegate object。


23行


m = write_to_console; // assign method to delegate object


將1個method指定給該delegate object。


27行


display_message(m, s); // use delegate to pass a method


將該delegate object傳進display_message()這個method，在此我們首次看到C# 1.0利用delegate將method變成引數，透過delegate object的方式傳進一個method。


40行


m(s); // use delegate to call method


m已經是一個object，故可以直接傳入引數。


在此我們可以看到C# 1.0的delegate成功地隱藏了function pointer的那顆pointer，C最難學的就是pointer，後來的語言幾乎都使用compiler的力量，用各種syntax sugar去隱藏pointer，C#也不例外，其實C這段程式碼幾乎與C#完全相同，只是將function pointer改成delegate而已。


C# 2.0的Anomymous Method


anonymous_method.cs / C#


 1 /* 
 2 (C) OOMusou 2011 http://oomusou.cnblogs.com
 3 
 4 Filename    : anonymous_method.cs
 5 Compiler    : Visual Studio 2008
 6 Description : anonymous method by C# 2.0
 7 Release     : 02/12/2011 1.0
 8  */
 9 
10  using System;
11  using System.IO;
12 
13  delegate void display_method(string s); // declare delegate class type
14  
15  class anonymous_method {
16   static void Main(string[] args) {
17     Console.WriteLine("1:write to console, 2:write to text");
18     int i = Console.Read();
19     string s = "Hello World";
20 
21     display_method m; // instantiate delegate object m
22  
23     if (i == 49)
24       m = delegate(string t) { // anonymous method
25          Console.WriteLine(t);
26       };
27     else
28       m = delegate(string t) { // anomymous method
29          using (StreamWriter sw = new StreamWriter("test.txt"))
30           sw.WriteLine(t);
31       };
32 
33     display_message(m, s);
34   }
35 
36   static void display_message(display_method m, string s) {
37     m(s);
38   }
39 }


24行


m = delegate(string t) { // anonymous method
  Console.WriteLine(t);
};


使用了anonymous method定義要指定給delegate的method實質內容，其實anonymous method已經有lambda的味道，主要是在解決以往OOP中，總是要為一些只有一兩行code的東西另開一個method的困擾，這在C++使用STL時更可以明顯的發現這種困擾，C# 2.0在此整個架構仍使用delegate，只是加上anonymous method讓整體更精簡。


C# 3.0的Action<T> Generic Delegate與Lambda


use_lambda.cs / C#


 1 /* 
 2 (C) OOMusou 2011 http://oomusou.cnblogs.com
 3 
 4 Filename    : use_lambda.cs
 5 Compiler    : Visual Studio 2008
 6 Description : function pointer by C# 3.0
 7 Release     : 02/12/2011 1.0
 8  */
 9 
10 using System;
11 using System.IO;
12 
13 class use_lambda {
14   static void Main(string[] args) {
15     Console.WriteLine("1:write to console, 2:write to text");
16     int i = Console.Read();
17     string s = "Hello World";
18 
19     Action<string> m; // Action<T> generic delegate
20     
21     if (i == 49) 
22       m = t => Console.WriteLine(t); // lambda
23     else
24       m = t => { // lambda
25         using (StreamWriter sw = new StreamWriter("test.txt"))
26           sw.WriteLine(t);
27       };
28       
29       display_message(m, s);
30   }
31 
32   static void display_message(Action<string> m, string s) {
33     m(s);
34   }
35 }


19行


Action<string> m; // Action<T> generic delegate


C# 3.0提出了Action<T>，簡單的說就是將delegate也泛型化，讓你不用在自己宣告delegate type，直接要用就可以用，另外還有Func<TResult>，有興趣請參考MSDN Func<TResult> Delegate。


22行


m = t => Console.WriteLine(t); // lambda


C# 3.0終於提出了Lambda取代了Anonymous Method，我自己其實還蠻喜歡C# 3.0的Lambda，綜觀各種語言的Lambda，就屬C# 3.0的Lambda最帥，最乾淨俐落。


在C# 3.0已經看不到delegate，而是用Action<T>與Func<TResult>這種泛型的delegate取代，另外加上Lambda之後，讓整個Delegate更為完整。


完整程式碼下載
function_pointer.7z (使用C的function pointer)
use_delegate.7z (使用C# 1.0的delegate)
anonymous_method.7z (使用C# 2.0的anonymous method)
use_lambda.7z (使用C# 3.0的Action<T>與Lambda)


Conclusion
本文使用了MSDN Action<T> Delegate所提出的範例加以修改，並加上C的function pointer版本做比對，作為學習Action<T> Generic Delegate的一個紀錄。


C++的function pointer解決方案為Function Object，請參考(原創) Function Pointer、Delegate和Function Object (C/C++) (template) (.NET) (C#) 。


目前看起來，C、C++、C#的解決方案中，屬C# 3.0的Action<T>與Lambda最好，最簡潔也最直觀。


使用過這麼多語言，只有兩個語言是真的讓我打從心裡喜歡，一個是C語言，一個是C#。


喜歡C語言的原因是它是個小語言，也因為小，所以在各個平臺都有完整實作，是一個真正的跨平臺語言，而且它很少有Compiler動手腳，可以讓你完整掌握，雖然pointer讓我們又愛又恨，有很高的學習門檻，但只要搞清楚，C是一個很好掌握的語言。


喜歡C#語言的原因是他語法實在乾淨漂亮，一整個看起來就是舒服，不像Java那樣囉唆，也不像C++那樣繁瑣，寫起程式的感覺如行雲流水，非常爽快。


Reference
MSDN Action<T> Delegate
MSDN Func<TResult> Delegate


See Also
(原創) Function Pointer、Delegate和Function Object (C/C++) (template) (.NET) (C#) 

全文完。
            




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