20. Лекция: Функциональный тип в C#. Делегаты
Как определяется функциональный тип и как появляются его экземпляры
Слово делегат (delegate) используется в C# для обозначения хорошо известного понятия. Делегат задает определение функционального типа (класса) данных. Экземплярами класса являются функции. Описание делегата в языке C# представляет собой описание еще одного частного случая класса. Каждый делегат описывает множество функций с заданной сигнатурой. Каждая функция (метод), сигнатура которого совпадает с сигнатурой делегата, может рассматриваться как экземпляр класса, заданного делегатом. Синтаксис объявления делегата имеет следующий вид:
[<спецификатор доступа>] delegate <тип результата > <имя класса> (<список аргументов>);
Этим объявлением класса задается функциональный тип - множество функций с заданной сигнатурой, у которых аргументы определяются списком, заданным в объявлении делегата, и тип возвращаемого значения определяется типом результата
делегата.
Спецификатор доступа может быть, как обычно, опущен. Где следует размещать объявление делегата? Как и у всякого класса, есть две возможности:
•непосредственно в пространстве имен, наряду с объявлениями других классов, структур, интерфейсов;
•внутри другого класса, наряду с объявлениями методов и свойств. Такое объявление рассматривается как объявление вложенного класса.
Так же, как и интерфейсы C#, делегаты не задают реализации. Фактически между некоторыми классами и делегатом заключается контракт на реализацию делегата.
Классы, согласные с контрактом, должны объявить у себя статические или динамические функции, сигнатура которых совпадает с сигнатурой делегата. Если контракт выполняется, то можно создать экземпляры делегата, присвоив им в качестве значений функции, удовлетворяющие контракту. Заметьте, контракт является жестким: не допускается ситуация, при которой у делегата тип параметра - object, а у экземпляра соответствующий параметр имеет тип, согласованный с object, например,
int.
Начнем примеры этой лекции с объявления трех делегатов. Поместив два из них в пространство имен, третий вложим непосредственно в создаваемый нами класс:
namespace Delegates
{
//объявление классов - делегатов delegate void Proc(ref int x); delegate void MesToPers(string s); class OwnDel
{
public delegate int Fun1(int x);
int Plus1( int x){return(x+100);}//Plus1 int Minus1(int x){return(x-100);}//Minus1 void Plus(ref int x){x+= 100;}
void Minus(ref int x){x-=100;} //поля класса
public Proc p1; public Fun1 f1; char sign;
//конструктор
public OwnDel(char sign)
{
this.sign = sign; if (sign == '+')
{p1 = new Proc(Plus);f1 = new Fun1(Plus1);} else
{p1 = new Proc(Minus);f1 = new Fun1(Minus1);}
}
}//class OwnDel
Прокомментирую этот текст.
•Первым делом объявлены три функциональных класса - три делегата: Proc, MesToPers, Fun1. Каждый из них описывает множество функций фиксированной сигнатуры.
•В классе OwnDel описаны четыре метода: Plus, Minus, Plus1, Minus1, сигнатуры которых соответствуют сигнатурам, задаваемых классами Proc и Fun1.
•Поля p1 и f1 класса OwnDel являются экземплярами классов Proc и Fun1.
•В конструкторе класса поля p1 и f1 связываются с конкретными методами Plus или Minus, Plus1 или Minus1. Связывание с той или иной функцией в данном случае определяется значением поля sign.
Заметьте, экземпляры делегатов можно рассматривать как ссылки (указатели на функции), а методы тех или иных классов с соответствующей сигнатурой можно рассматривать как объекты, хранимые в динамической памяти. В определенный момент происходит связывание ссылки и объекта (в этой роли выступают не обычные объекты, имеющие поля, а методы, задающие код). Взгляд на делегата как на указатель функции характерен для программистов, привыкших к С++.
Приведу теперь процедуру, тестирующую работу созданного класса:
public void TestOwnDel()
{
int account = 1000, account1=0; OwnDel oda = new OwnDel('+');
Console.WriteLine("account = {0}, account1 = {1}", account, account1);
oda.p1(ref account); account1=oda.f1(account); Console.WriteLine("account = {0}, account1 = {1}",
account, account1);
}
Клиент класса OwnDel создает экземпляр класса, передавая конструктору знак той операции, которую он хотел бы выполнить над своими счетами - account и account1. Вызов p1 и f1, связанных к моменту вызова с закрытыми методами класса, приводит к выполнению нужных функций.
В нашем примере объявление экземпляров делегатов и связывание их с внутренними методами класса происходило в самом классе. Клиенту оставалось лишь вызывать уже созданные экземпляры, но эту работу можно выполнять и на стороне клиентского класса, чем мы сейчас и займемся. Рассмотрим многократно встречавшийся класс Person, слегка изменив его определение:
class Person
{
//конструкторы
public Person(){name =""; id=0; salary=0.0;} public Person(string name){this.name = name;}
public Person (string name, int id, double salary) {this.name = name; this.id=id; this.salary = salary;} public Person (Person pers)
{this.name = pers.name; this.id = pers.id; this.salary = pers.salary;}
//методы
public void ToPerson(string mes)
{
this.message = mes;
Console.WriteLine("{0}, {1}",name, message);
} |
|
//свойства |
|
private string name; |
|
private int id; |
|
private double salary; |
|
private string message; |
|
//доступ к свойствам |
|
public string Name |
set {name = value;}} |
{get {return(name);} |
|
public double Salary |
set {salary = value;}} |
{get {return(salary);} |
|
public int Id |
set {id = value;}} |
{get {return(id);} |
|
}//class Person |
|
Класс Person устроен обычным способом: у него несколько перегруженных конструкторов, закрытые поля и процедуры-свойства для доступа к ним. Особо обратить внимание прошу на метод класса ToPerson, сигнатура которого совпадает с сигнатурой класса, определенной введенным ранее делегатом MesToPers. Посмотрите, как клиент класса может связать этот метод с экземпляром делегата, определенного самим клиентом:
Person man1 = new Person("Владимир");
MesToPers mestopers = new MesToPers(man1.ToPerson); mestopers("пора работать!");
Обратите внимание, что поскольку метод ToPerson не является статическим методом, то при связывании необходимо передать и объект, вызывающий метод. Более того, переданный объект становится доступным экземпляру делегата. Отсюда сразу же становится ясным, что экземпляры делегата - это не просто указатели на функцию, а более сложно организованные структуры. Они, по крайней мере, содержат пару указателей на метод и на объект, вызвавший метод. Вызываемый метод в своей работе использует как информацию, передаваемую ему через аргументы метода, так и информацию, хранящуюся в полях объекта. В данном примере переданное сообщение "пора работать" присоединится к имени объекта, и результирующая строка будет выдана на печать. В тех случаях, когда метод, связываемый с экземпляром делегата, не использует информацию объекта, этот метод может быть объявлен как статический метод класса. Таким образом, инициализировать экземпляры делегата можно как статическими, так и динамическими методами, связанными с конкретными объектами.
Последние три строки были добавлены в вышеприведенную тестирующую процедуру. Взгляните на результаты ее работы.
Рис. 20.1. Объявление делегатов и создание их экземпляров