[原創]深入了解C# 3.x的新特性(3)：從Delegate、Anonymous Method到Lambda Expression

較之前一個版本，對于C# 3.x和VB 9來說，LINQ是最具吸引力的。基本上很多的新的特性都是圍繞着LINQ的實作來設計的。借助Extension Method，我們可以為LINQ定義一系列的Operator。通過Lambda Expression我們可以為LINQ編寫更加簡潔的查詢。我們可以說這些新的特性成就了LINQ，也可以說這些新特性就是為了實作LINQ而産生，但是我們應該明白，對于這些新引入的特性，LINQ并非他們唯一的用武之地，在一般的程式設計中，我們也可以使用它們。

接下來，我将通過一個簡單的Demonstration，由淺入深地分析Lambda Expression，看看編譯器到底會編譯生成怎樣的額外的Code，他們的IL又是如何。

一、Named Delegate

在上面，我說了Lambda Expression本質上就是一個Delegate，我們先不直接來介紹Lambda Expression, 我們先來看看我們最為熟悉的Delegate的例子： 

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

namespace Artech.LambdaExpression

{

    class Program

    {

        static void Main()

        {

            _namedMethodDelegate = new Function<int, bool>(SomeMethod);

            Function<int, bool> function1 = _namedMethodDelegate;

            function1(20);     

        }

        private static Function<int, bool> _namedMethodDelegate;

        private static bool SomeMethod(int args)

            return (args > 0);

    }

    delegate TResult Function<TArgs, TResult>(TArgs args);

}

上面的例子很簡單，先定一個Generic Delegate ：Function。在Program Class中定義一個Static的Function字段_namedMethodDelegate和與之對應的Method：SomeMethod，判斷輸入的數字是否大于零。在Main中執行個體化_namedMethodDelegate,并調用它。

.method private hidebysig static void  Main() cil managed

  .entrypoint

  // Code size       34 (0x22)

  .maxstack  3

  .locals init ([0] class Artech.LambdaExpression.Function`2<int32,bool> function1)//Initialize function1

  IL_0000:  nop

  IL_0001:  ldnull

  IL_0002:  ldftn      bool Artech.LambdaExpression.Program::SomeMethod(int32)//Pushes the method pointer referenced by SomeMethod. 

  IL_0008:  newobj     instance void class Artech.LambdaExpression.Function`2<int32,bool>::.ctor(object,

                                                                                                 native int)//Initializer a Artech.LambdaExpression.Function delegate instance.

  IL_000d:  stsfld     class Artech.LambdaExpression.Function`2<int32,bool> Artech.LambdaExpression.Program::_namedMethodDelegate//Stores a static field: _namedMethodDelegate

  IL_0012:  ldsfld     class Artech.LambdaExpression.Function`2<int32,bool> Artech.LambdaExpression.Program::_namedMethodDelegate//Pushes the static field(_namedMethodDelegate)  of an object Static .

  IL_0017:  stloc.0   //Pop the first local variable 

  IL_0018:  ldloc.0   //Pushes the first local variable 

  IL_0019:  ldc.i4.s   20 //Pushes specified 8-bit value (20) as 32-bit 

  IL_001b:  callvirt   instance !1 class Artech.LambdaExpression.Function`2<int32,bool>::Invoke(!0)//Calls virtual method of delegate instance. 

  IL_0020:  pop

  IL_0021:  ret

} // end of method Program::Main

對于Delegate，我無須再作深入的介紹，相信大家早已了如指掌。在這裡需要着重提出是，上面介紹的内容将是後續部分的基礎，通過後面的對Anonymous Method和Lambda expression介紹，你會發現它們生成的代碼結構和上面的是非常相似的。

二、  Anonymous Method Delegate

Anonymous Method是C# 2.0引入的一個非常好用的功能。通過Anonymous Method，我們可以Delegate的實作直接以Inline的方式放入Delegate對象使用的位置，而無須再繁瑣地建立一個Delegate，并通過定義在某個Class中具有相同申明的Method來事例化這個Delegate Instance，最後才将這個delegate instance傳入需要調用的Method。

我們現在通過Anonymous Method來簡化上面的代碼。

            Function<int, bool> function2 = delegate(int args)

            {

                return args > 0;

            };

            function2(20);   

[CompilerGenerated]

private static Function<int, bool> <>9__CachedAnonymousMethodDelegate1;

private static bool <Main>b__0(int args)

    return (args > 0);

是不是我我們上面一節定義的_namedMethodDelegate和SomeMethod這個兩個靜态成員一樣？  

我們進一步分析Main Method的IL。

  // Code size       43 (0x2b)

  .locals init ([0] class Artech.LambdaExpression.Function`2<int32,bool> function2)

  IL_0001:  ldsfld     class Artech.LambdaExpression.Function`2<int32,bool> Artech.LambdaExpression.Program::'<>9__CachedAnonymousMethodDelegate1'

  IL_0006:  brtrue.s   IL_001b

  IL_0008:  ldnull

  IL_0009:  ldftn      bool Artech.LambdaExpression.Program::'<Main>b__0'(int32)

  IL_000f:  newobj     instance void class Artech.LambdaExpression.Function`2<int32,bool>::.ctor(object,

                                                                                                 native int)

  IL_0014:  stsfld     class Artech.LambdaExpression.Function`2<int32,bool> Artech.LambdaExpression.Program::'<>9__CachedAnonymousMethodDelegate1'

  IL_0019:  br.s       IL_001b

  IL_001b:  ldsfld     class Artech.LambdaExpression.Function`2<int32,bool> Artech.LambdaExpression.Program::'<>9__CachedAnonymousMethodDelegate1'

  IL_0020:  stloc.0

  IL_0021:  ldloc.0

  IL_0022:  ldc.i4.s   20

  IL_0024:  callvirt   instance !1 class Artech.LambdaExpression.Function`2<int32,bool>::Invoke(!0)

  IL_0029:  pop

  IL_002a:  ret

和我們上面一節的IL對比，是否出奇地相似。所用我們可以說，我們在第一節中Named Delegate和Anonymous Method Delegate是等效的。

接下來我們通過Lambda Expression實作上面的功能。

三、 Lambda Expression

下面是通過Lambda Expression實作上面相同功能的Code：

            Function<int, bool> function3 = x => x > 0;

            function3(20);

我們進一步來看看Main Method的IL。

  .locals init ([0] class Artech.LambdaExpression.Function`2<int32,bool> function3)

和上面通過

Anonymous Method Delegate實作的時候完全是一樣的。

四、Conclusion 

現在我們可以得出結論了，Lambda Expression本質上是一個Anonymous Method Delegate，這個Delegate的匿名性僅僅針對Programming language而言，編譯器會為它生成一個Named delegate和一個它指向的Method。這個兩個額外生成的對象作為使用Anonymous Method Delegate對應的Class的Static Method而存在。從本質上講和一般的Delegate并沒有本質的差別。是以上面我們分别通過Named delegate、Anonymous method delegate和Lambda Expression實作的3個方式是等效的。

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作者：蔣金楠

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