C#中的Action<T>、Func<T>委托和Lambda表达式

使用Action、Func和Lambda表达式在.NET在,我们经常使用委托,委托的作用不必多说，在.NET 2.0之前,我们在使用委托之前,得自定义一个委托类型，再使用这个自定义的委托类型定义一个委托字段或变量。.NET 2.0给我们带来了Action、Func两个泛型委托，.NET3.0给我们带来了Lambda，这一切使得委托的定义和使用变得简单起来。下面的例子中的委托都使用了Lambda表达式。一.Action系列的泛型委托 Action系列的委托定义的是没有返回值(返回值为void)的委托。它有多个版本包括没有输入参数,1个输入参数,2个输入参数,3个输入参数,4个输入参数共5个版本这几个版本的原型如下: 1. 没有输入参数返回值为void的委托. Action委托封装一个方法，该方法不采用参数并且不返回值。可以使用此委托以参数形式传递一个执行某操作的方法，而不用显式声明一个自定义的委托来封装此方法。该封装的方法必须与此委托定义的方法签名相对应。这意味着该方法不得具有参数和返回值。例: using System; using System.Windows.Forms; public class Name { private string instanceName; public Action ShowName; public Show() { If(ShowName != null) ShowName(); } public Name(string name) { this.instanceName = name; } public void DisplayToConsole() { Console.WriteLine(this.instanceName); } public void DisplayToWindow() { MessageBox.Show(this.instanceName); } } public class ActionStudy { public static void Main() { Name testName = new Name("Koani"); testName.ShowName = () => testName.DisplayToWindow(); testName.Show(); } } 2. 有1个输入参数返回值为void的委托 Action泛型委托封装一个方法，该方法只采用一个参数并且不返回值。可以使用此委托以参数形式传递方法，而不用显式声明自定义的委托。该方法必须与此委托定义的方法签名相对应。也就是说，封装的方法必须具有一个通过值传递给它的参数，并且不能返回值。例: using System; using System.Windows.Forms; public class ActionStudy { public static void Main() { Action messageTarget; if (Environment.GetCommandLineArgs().Length > 1) messageTarget = s => MessageBox.Show(s); else messageTarget = s => Console.WriteLine(s); messageTarget("Hello, World!"); } } 下面的示例演示如何使用 Action(T) 委托来打印 List(T) 对象的内容。在此示例中，使用 Print 方法将列表的内容显示到控制台上。此外，C# 示例还演示如何使用匿名方法将内容显示到控制台上。 using System; using System.Collections.Generic; class Program { static void Main() { Action PrintInConsole = s => Console.WriteLine(s); Action PrintInDialog = s=>MessageBox.Show(s); List names = new List(); names.Add("Bruce"); names.Add("Alfred"); names.Add("Tim"); names.Add("Richard"); names.ForEach(PrintInConsole); names.ForEach(PrintInDialog); } } 3. 有2个输入参数返回值为void的委托 Action 封装一个方法，该方法具有两个参数并且不返回值。可以使用 Action(T1, T2) 委托以参数形式传递方法，而不用显式声明自定义的委托。该方法必须与此委托定义的方法签名相对应。也就是说，封装的方法必须具有两个均通过值传递给它的参数，并且不能返回值。 using System; using System.IO; public class ActinStudy { public static void Main() { string message1 = "The first line of a message."; string message2 = "The second line of a message."; Action concat; if (Environment.GetCommandLineArgs().Length > 1) concat = (s1, s2) => { StreamWriter writer = null; try { writer = new StreamWriter(Environment.GetCommandLineArgs()[1], false); writer.WriteLine("{0}"n{1}", s1, s2); } catch { Console.WriteLine("File write operation failed..."); } finally { if (writer != null) writer.Close(); } }; else concat = (s1, s2) => Console.WriteLine("{0}"n{1}", s1, s2); concat(message1, message2); } 4. 有3个输入参数返回值为void的委托 Action委托,封装一个方法，该方法采用三个参数并且不返回值。可以使用 Action(T1, T2, T3) 委托以参数形式传递方法，而不用显式声明自定义的委托。该方法必须与此委托定义的方法签名相对应。也就是说，封装的方法必须具有三个均通过值传递给它的参数，并且不能返回值。 5. 有4个输入参数返回值为void的委托 Action委托, 封装一个方法，该方法具有四个参数并且不返回值。可以使用 Action(T1, T2, T3, T4) 委托以参数形式传递方法，而不用显式声明自定义的委托。封装的方法必须与此委托定义的方法签名相对应。也就是说，封装的方法必须具有四个均通过值传递给它的参数，并且不能返回值。二.Func系统的泛型委托 Func系列的委托定义的是返回值的委托。它有多个版本包括没有输入参数,1个输入参数,2个输入参数,3个输入参数,4个输入参数共5个版本这几个版本的原型如下: 1. 没有输入参数有返回值(返回值不为void)的委托 Func封装一个不具有参数但却返回 TResult 参数指定的类型值的方法。
可以使用此委托构造一个能以参数形式传递的方法，而不用显式声明自定义的委托。该方法必须与此委托定义的方法签名相对应。这意味着封装的方法不得具有参数，但必须返回值。 2. 具有一个输入参数有返回值(返回值不为void)的委托 Func封装一个具有一个参数并返回 TResult 参数指定的类型值的方法。可以使用此委托构造一个能以参数形式传递的方法，而不用显式声明自定义的委托。该方法必须与此委托定义的方法签名相对应。也就是说，封装的方法必须具有一个通过值传递给它的参数，并且必须返回值。 3. 具有二个输入参数有返回值(返回值不为void)的委托 Func封装一个具有一个参数并返回 TResult 参数指定的类型值的方法。可以使用此委托构造一个能以参数形式传递的方法，而不用显式声明自定义的委托。该方法必须与此委托定义的方法签名相对应。也就是说，封装的方法必须具有两个均通过值传递给它的参数，并且必须返回值 4. 具有三个输入参数有返回值(返回值不为void)的委托 Func封装一个具有三个参数并返回 TResult 参数指定的类型值的方法。可以使用此委托构造一个能以参数形式传递的方法，而不用显式声明自定义的委托。该方法必须与此委托定义的方法签名相对应。也就是说，封装的方法必须具有三个均通过值传递给它的参数，并且必须返回值。 5. 具有四个输入参数有返回值(返回值不为void)的委托 Func封装一个具有四个参数并返回 TResult 参数指定的类型值的方法。可以使用此委托构造一个能以参数形式传递的方法，而不用显式声明自定义的委托。该方法必须与此委托定义的方法签名相对应。也就是说，封装的方法必须具有四个均通过值传递给它的参数，并且必须返回值。三，Lambda表达式　　C#2.0介绍了一个新特性--匿名方法，允许研发者在线(inline)声明自己的函数代码而无须使用委托函数(delegate function)。C#3.0中提供了一个新特性--Lambda表达式，他提供了完成相同目标的更加简洁的格式。让我们在讨论Lambda表达式以前仔细研究一下匿名方法。

　　匿名方法

　　假设你需要创建一个按钮，当点击他的时候更新ListBox里的内容。在C#1.0和1.1里，你要这样做：

public MyForm()
{
　listBox = new ListBox(...);
　textBox = new TextBox(...);
　addButton = new Button(...);
　addButton.Click += new EventHandler(AddClick);
}

void AddClick(object sender, EventArgs e)
{
　listBox.Items.Add(textBox.Text);
}

　　在C#2.0里，你需要这样做：

public MyForm()
{
　listBox = new ListBox(...);
　textBox = new TextBox(...);
　addButton = new Button(...);
　addButton.Click += delegate
　{
　　listBox.Items.Add(textBox.Text);
};

　　就像你看到的相同，你不必要特别的声明一个新方法来将他连接到一个事件上。你能在C#2.0里使用匿名方法来完成同样的工作。C#3.0里介绍了一种更加简单的格式，Lambda表达式，你能直接使用"=>"来书写你的表达式列表，后面跟上一个表达式或语句块。

　　Lambda表达式中的参数

　　Lambda表达式中的参数能是显式或隐式类型的。在一个显式类型参数列表里，每个表达式的类型是显式指定的。在一个隐式类型参数列表里，类型是通过上下文推断出来的：

(int x) => x + 1 // 显式类型参数
(y,z) => return y * z; // 隐式类型参数

　　Lambda演算实例

　　下面的例子给出了两种不同的方法来打印出一个list中长度为偶数的字符串。第一种方法AnonMethod使用了匿名方法，第二种LambdaExample则是通过Lambda演算实现：

// Program.cs
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Query;
using System.Xml.XLinq;
using System.Data.DLinq;

namespace LambdaExample
{
　public delegate bool KeyValueFilter(K key, V value);
　static class Program
　{

　　static void Main(string[] args)
　　{
　　　List list = new List();

　　　list.Add("AA");
　　　list.Add("ABC");
　　　list.Add("DEFG");
　　　list.Add("XYZ");
　　　Console.WriteLine("Through Anonymous method");
　　　AnonMethod(list);
　　　Console.WriteLine("Through Lambda expression");
　　　LambdaExample(list);

　　　Dictionary varClothes= new Dictionary();

　　　varClothes.Add("Jeans", 20);
　　　varClothes.Add("Shirts", 15);
　　　varClothes.Add("Pajamas", 9);
　　　varClothes.Add("Shoes", 9);
　　　var ClothesListShortage = varClothes.FilterBy((string name,
　　　int count) => name == "Shoes" && count < 10);
　　　// example of multiple parameters
　　　if(ClothesListShortage.Count > 0)
　　　　Console.WriteLine("We are short of shoes");
　　　Console.ReadLine();
　}

　static void AnonMethod(List list)
　{
　　List evenNumbers = list.FindAll(delegate(string i)
　　{ return (i.Length % 2) == 0; });
　　foreach (string evenNumber in evenNumbers)
　　{
　　　Console.WriteLine(evenNumber);
　　}
　}

　static void LambdaExample(List list)
　{
　　var evenNumbers = list.FindAll(i =>(i.Length % 2) == 0); // example of single parameter
　　foreach(string i in evenNumbers)
　　{
　　　Console.WriteLine(i);
　　}
　}
}

public static class Extensions
{
　public static Dictionary FilterBy
(this Dictionary items, KeyValueFilter filter)
　{
　　var result = new Dictionary();
　　foreach(KeyValuePair element in items)
　　{
　　　if (filter(element.Key, element.Value))
　　　　result.Add(element.Key, element.Value);
　　}
　　return result;
　}
　
}
}

　　如果你安装了Visual Studio 2005 and LinQ Preview，你能使用编辑器来编译程式。如果没有的话，能使用命令行方式：

C:＼Program Files＼LINQ Preview＼Bin＼Csc.exe
/reference:"C:＼Program Files＼LINQ Preview＼Bin＼System.Data.DLinq.dll"
/reference:C:＼WINDOWS＼Microsoft.NET＼Framework＼v2.0.50727＼System.Data.dll
/reference:C:＼WINDOWS＼Microsoft.NET＼Framework＼v2.0.50727＼System.dll
/reference:"C:＼Program Files＼LINQ Preview＼Bin＼System.Query.dll"
/reference:C:＼WINDOWS＼Microsoft.NET＼Framework＼v2.0.50727＼System.Xml.dll
/reference:"C:＼Program Files＼LINQ Preview＼Bin＼System.Xml.XLinq.dll"
/target:exe Program.cs

　　中间语言结果显示

　　打开ILDASM我们来查看一下程式，你将看到如图1所示的内容：

图1

　　双击AnonMethod函数你将看到C#编译器产生的中间语言代码：

.method private hidebysig static void AnonMethod(class
[mscorlib]System.Collections.Generic.List`1 list)
cil managed
{
　// Code size 96 (0x60)
　.maxstack 4
　.locals init ([0] class [mscorlib]System.Collections.Generic.List
　`1 evenNumbers,
　[1] string evenNumber,
　[2] valuetype [mscorlib]System.Collections.Generic.List
　`1/Enumerator CSCODE_REPLACEMENT 000,
　[3] bool CSCODE_REPLACEMENT 001)
　IL_0000: nop
　IL_0001: ldarg.0
　IL_0002: ldsfld class [mscorlib]System.Predicate
　`1 LambdaExample.Program::
　`<>9__CachedAnonymousMethodDelegate1
　IL_0007: brtrue.s IL_001c
　IL_0009: ldnull
　IL_000a: ldftn bool LambdaExample.Program::
　`b__0(string)
　IL_0010: newobj instance void class [mscorlib]System.Predicate
　`1::.ctor(object, native int)
　IL_0015: stsfld class [mscorlib]System.Predicate`1
　LambdaExample.Program::
　`<>9__CachedAnonymousMethodDelegate1
　IL_001a: br.s IL_001c
　IL_001c: ldsfld class [mscorlib]System.Predicate`1
　LambdaExample.Program::<>
　9__CachedAnonymousMethodDelegate1
　IL_0021: callvirt instance class [mscorlib]System.Collections.
　Generic.List`1 class [mscorlib]System.
　Collections.Generic.List`1::
　FindAll(class [mscorlib]System.Predicate`1)
　IL_0026: stloc.0
　IL_0027: nop
　IL_0028: ldloc.0
　IL_0029: callvirt instance valuetype [mscorlib]System.Collections.
　Generic.List`1/Enumerator class
　[mscorlib]System.Collections.Generic.List`1
　::GetEnumerator()
　IL_002e: stloc.2
　.try
　{
　　IL_002f: br.s IL_0042
　　IL_0031: ldloca.s CSCODE_REPLACEMENT 000
　　IL_0033: call instance !0 valuetype [mscorlib]System.
　　Collections.Generic.List`1/Enumerator
　　::get_Current()
　　IL_0038: stloc.1
　　IL_0039: nop
　　IL_003a: ldloc.1
　　IL_003b: call void [mscorlib]System.Console::
　　WriteLine(string)
　　IL_0040: nop
　　IL_0041: nop
　　IL_0042: ldloca.s CSCODE_REPLACEMENT 000
　　IL_0044: call instance bool valuetype [mscorlib]System.
　　Collections.Generic.List`1/Enumerator
　　::MoveNext()
　　IL_0049: stloc.3
　　IL_004a: ldloc.3
　　IL_004b: brtrue.s IL_0031
　　IL_004d: leave.s IL_005e
　} // end .try
　finally
　{
　　IL_004f: ldloca.s CSCODE_REPLACEMENT 000
　　IL_0051: constrained. valuetype [mscorlib]System.Collections.
　　Generic.List`1/Enumerator
　　IL_0057: callvirt instance void [mscorlib]System.
　　IDisposable::Dispose()
　　IL_005c: nop
　　IL_005d: endfinally
　} // end handler
　IL_005e: nop
　IL_005f: ret
} // end of method Program::AnonMethod

　　这里我们能看到，实际上匿名方法和lambda表达式生成了相同的中间代码，并且他们的执行也是类似的。

　　多参数的Lambda表达式

　　Lambda表达式能带上多个参数，比如你能声明一个Dictionary类型：

Clothing Type	Count
Shirts	15
Jeans	12
Shoes	9
Pajamas	9

　　如果你有一个匿名方法（FilterBy）来通过键和值来过滤字典，按么你能传递多个参数给lambda表达式来调用这个匿名方法。附带的代码完成了这个FilterBy的功能：

var ClothesListShortage = clothesList.FilterBy((string name, int count)
=> name == "Shoes" && count < 10);

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C#中的Action、Func委托和Lambda表达式

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