C# - 委托

C# - 委托与 Lambda 表达式

C# 中的**委托（delegate）**是一种安全封装方法的类型，类似于 C++ 中的函数指针。它充当对具有特定参数列表和返回类型的方法的引用。委托是事件、回调和 LINQ 的基础。

虽然您可以声明自定义委托类型，但现代 C# 开发主要依赖内置的泛型委托（Func、Action、Predicate）和Lambda 表达式，以实现更简洁和强大的语法。

现代方法：泛型委托

.NET 库提供了内置的泛型委托类型，涵盖了大多数常见场景，从而无需声明自定义委托。

委托	描述	示例
Func<T, TResult>	表示一个接受一个或多个输入参数（T）并返回一个值（TResult）的方法。有最多支持 16 个输入参数的重载。	Func<int, int, int> add; // 接收两个 int，返回一个 int。
Action<T>	表示一个接受一个或多个输入参数（T）但不返回任何值（void）的方法。	Action<string> print; // 接收一个 string，不返回任何值（void）。
Predicate<T>	Func 的一个特化版本，它接受一个参数（T）并始终返回一个 bool 值。它通常用于测试条件。	Predicate<int> isEven; // 接收一个 int，返回一个 bool。

Lambda 表达式：简洁的力量

一个**Lambda 表达式（lambda expression）**是一个匿名函数，可用于创建委托或表达式树类型。它提供了一种编写方法的简写方式，而无需完整的 方法声明。

// Lambda 语法：(输入参数) => { 表达式或语句块 }

// 示例 1：一个 Func<>，用于添加两个数字
Func<int, int, int> add = (x, y) => x + y;
int sum = add(10, 5);
Console.WriteLine($"Sum: {sum}"); // 输出：Sum: 15

// 示例 2：一个 Action<>，用于打印消息
Action<string> greet = name => Console.WriteLine($"Hello, {name}!");
greet("World"); // 输出：Hello, World!

// 示例 3：一个 Predicate<>，用于检查数字是否为正数
Predicate<int> isPositive = n => n > 0;
Console.WriteLine($"Is -5 positive? {isPositive(-5)}"); // 输出：Is -5 positive? False

多播委托

委托有一个强大的特性，称为多播（multicasting），即单个委托可以引用并调用多个方法。您可以使用 + 和 -（或 += 和 -=）运算符向委托的调用列表添加或移除方法。

Action<string> logger;

Action<string> logToConsole = message => Console.WriteLine($"CONSOLE: {message}");
Action<string> logToFile = message => System.IO.File.AppendAllText("log.txt", $"{message}\n");

// 将两个方法组合成一个委托实例
logger = logToConsole;
logger += logToFile;

// 调用 'logger' 现在将同时调用两个方法
logger("System startup complete.");

// 移除一个方法
logger -= logToConsole;
logger("User logged in."); // 这将只写入到文件中

Console.WriteLine("Logging complete. Check log.txt");

当您运行此代码时，“System startup complete.”会同时打印到控制台和日志文件。“User logged in.”则只写入到日志文件。

委托的关键实际应用

1. LINQ (语言集成查询)

委托是 LINQ 的支柱。像 Where、Select 和 OrderBy 这样的方法都接受委托（通常是 Lambda 表达式）来执行它们的操作。

var numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };

// 'Where' 接收 Func<int, bool>（或 Predicate<int>）
var evenNumbers = numbers.Where(n => n % 2 == 0);

// 'Select' 接收 Func<int, TResult>
var squaredNumbers = evenNumbers.Select(n => n * n);

Console.WriteLine(string.Join(", ", squaredNumbers)); // 输出：4, 16, 36, 64, 100

2. 事件处理

C# 中的事件使用委托来定义事件处理程序的签名。当事件触发时，所有注册的处理方法都会被调用。

public class Button
{
    // 事件基于 Action 委托
    public event Action? Clicked;

    public void SimulateClick()
    {
        Console.WriteLine("Button was clicked!");
        Clicked?.Invoke(); // 安全地调用委托
    }
}

var myButton = new Button();

// 使用 Lambda 表达式订阅事件
myButton.Clicked += () => Console.WriteLine("Event handler: Responding to click!");
myButton.Clicked += () => Console.WriteLine("Another handler: Updating UI...");

myButton.SimulateClick();

当上述代码被编译和执行时，会产生以下结果：

Button was clicked!
Event handler: Responding to click!
Another handler: Updating UI...