[原创]深入理解C# 3.x的新特性(3)：从Delegate、Anonymous Method到Lambda Expression

较之前一个版本，对于C# 3.x和VB 9来说，LINQ是最具吸引力的。基本上很多的新的特性都是围绕着LINQ的实现来设计的。借助Extension Method，我们可以为LINQ定义一系列的Operator。通过Lambda Expression我们可以为LINQ编写更加简洁的查询。我们可以说这些新的特性成就了LINQ，也可以说这些新特性就是为了实现LINQ而产生，但是我们应该明白，对于这些新引入的特性，LINQ并非他们唯一的用武之地，在一般的编程中，我们也可以使用它们。

接下来，我将通过一个简单的Demonstration，由浅入深地分析Lambda Expression，看看编译器到底会编译生成怎样的额外的Code，他们的IL又是如何。

一、Named Delegate

在上面，我说了Lambda Expression本质上就是一个Delegate，我们先不直接来介绍Lambda Expression, 我们先来看看我们最为熟悉的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);

}

上面的例子很简单，先定一个Generic Delegate ：Function。在Program Class中定义一个Static的Function字段_namedMethodDelegate和与之对应的Method：SomeMethod，判断输入的数字是否大于零。在Main中实例化_namedMethodDelegate,并调用它。

.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

对于Delegate，我无须再作深入的介绍，相信大家早已了如指掌。在这里需要着重提出是，上面介绍的内容将是后续部分的基础，通过后面的对Anonymous Method和Lambda expression介绍，你会发现它们生成的代码结构和上面的是非常相似的。

二、  Anonymous Method Delegate

Anonymous Method是C# 2.0引入的一个非常好用的功能。通过Anonymous Method，我们可以Delegate的实现直接以Inline的方式放入Delegate对象使用的位置，而无须再繁琐地创建一个Delegate，并通过定义在某个Class中具有相同申明的Method来事例化这个Delegate Instance，最后才将这个delegate instance传入需要调用的Method。

我们现在通过Anonymous Method来简化上面的代码。

            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);

是不是我我们上面一节定义的_namedMethodDelegate和SomeMethod这个两个静态成员一样？  

我们进一步分析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

和我们上面一节的IL对比，是否出奇地相似。所用我们可以说，我们在第一节中Named Delegate和Anonymous Method Delegate是等效的。

接下来我们通过Lambda Expression实现上面的功能。

三、 Lambda Expression

下面是通过Lambda Expression实现上面相同功能的Code：

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

            function3(20);

我们进一步来看看Main Method的IL。

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

和上面通过

Anonymous Method Delegate实现的时候完全是一样的。

四、Conclusion 

现在我们可以得出结论了，Lambda Expression本质上是一个Anonymous Method Delegate，这个Delegate的匿名性仅仅针对Programming language而言，编译器会为它生成一个Named delegate和一个它指向的Method。这个两个额外生成的对象作为使用Anonymous Method Delegate对应的Class的Static Method而存在。从本质上讲和一般的Delegate并没有本质的区别。所以上面我们分别通过Named delegate、Anonymous method delegate和Lambda Expression实现的3个方式是等效的。

C# 3.x相关内容：

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<a href="http://www.cnblogs.com/artech/archive/2007/07/18/821881.html">[原创]深入理解C# 3.x的新特性（2）：Extension Method - Part I</a>

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<a href="http://www.cnblogs.com/artech/archive/2007/09/30/912166.html">[原创]深入理解C# 3.x的新特性（5）：Object Initializer 和 Collection Initializer</a>

作者：蒋金楠

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