[譯序：這是一篇古老的文章。但毫無(wú)疑問(wèn)，Lippman對delegate的闡述是精辟的。]
如果你想拿 C# 與其它“C家族”的語(yǔ)言做比較，C# 正有個(gè)不同尋常的特性，其在 C++ 或者 Java 里沒(méi)有真正意義上的對應之物。
C# 是一個(gè)頗具爭議的新興語(yǔ)言，由 Microsoft 開(kāi)發(fā)創(chuàng )造，以作為其 Visual Studio.NET 的基石，目前正處于第一個(gè) Beta 版的發(fā)布階段。C# 結合了源自 C++ 和 Java 的許多特性。Java 社群對 C# 主要的批評在于，其聲稱(chēng) C# 只是一個(gè)蹩腳的 Java 克隆版本 ——與其說(shuō)它是語(yǔ)言創(chuàng )新的成果，倒不如說(shuō)是一樁訴訟的結果。而在 C++ 社群里，主要的批評（也同時(shí)針對 Java）是，C# 只不過(guò)是另一個(gè)泛吹濫捧的私有語(yǔ)言（yet another over-hyped proprietary language）。
本文意在展示一種 C# 的語(yǔ)言特性，而在 C++ 或 Java 中都沒(méi)有直接支持類(lèi)似的特性。這就是 C# 的 delegate 型別，其運作近似于一種指向成員函數的指針。我認為，C# delegate 型別是經(jīng)過(guò)深思熟慮的創(chuàng )新型語(yǔ)言特性，C++ 程序員（無(wú)論其對 C# 或者 Microsoft 有何想法）應該會(huì )對這個(gè)特性產(chǎn)生特殊的興趣。
為了激發(fā)討論，我將圍繞一個(gè) testHarness class 的設計來(lái)進(jìn)行闡述。這個(gè) testHarness class 能夠讓任何類(lèi)別對 static 或 non-static 的 class methods 進(jìn)行注冊，以便后續予以執行。Delegate 型別正是實(shí)現 testHarness class 的核心。
C# 的 Delegate Type
Delegate 是一種函數指針，但與普通的函數指針相比，區別主要有三：
1) 一個(gè) delegate object 一次可以搭載多個(gè)方法（methods）[譯注1]，而不是一次一個(gè)。當我們喚起一個(gè)搭載了多個(gè)方法（methods）的 delegate，所有方法以其“被搭載到 delegate object 的順序”被依次喚起——稍候我們就來(lái)看看如何這樣做。
2) 一個(gè) delegate object 所搭載的方法（methods）并不需要屬于同一個(gè)類(lèi)別。一個(gè) delegate object 所搭載的所有方法（methods）必須具有相同的原型和形式。然而，這些方法（methods）可以即有 static 也有 non-static，可以由一個(gè)或多個(gè)不同類(lèi)別的成員組成。
3) 一個(gè) delegate type 的聲明在本質(zhì)上是創(chuàng )建了一個(gè)新的 subtype instance，該 subtype 派生自 .NET library framework 的 abstract base classes Delegate 或 MulticastDelegate，它們提供一組 public methods 用以詢(xún)訪(fǎng) delegate object 或其搭載的方法（methods）
聲明 Delegate Type
一個(gè) delegate type 的聲明一般由四部分組成：(a) 訪(fǎng)問(wèn)級別；(b) 關(guān)鍵字 delegate；(c)返回型別，以及該 delegate type 所搭載之方法的聲明形式（signature）；(d) delegate type 的名稱(chēng)，被放置于返回型別和方法的聲明形式（signature）之間。例如，下面聲明了一個(gè) public delegate type Action，用來(lái)搭載“沒(méi)有參數并具有 void 返回型別”的方法：
public delegate void Action();一眼看去，這與函數定義驚人的相似；唯一的區別就是多了 delegate 關(guān)鍵字。增加該關(guān)鍵字的目的就在于：要通過(guò)關(guān)鍵字（keyword）——而非字元（token）——使普通的成員函數與其它形似的語(yǔ)法形式區別開(kāi)來(lái)。這樣就有了 virtual,static, 以及 delegate 用來(lái)區分各種函數和形似函數的語(yǔ)法形式。
如果一個(gè) delegate type 一次只搭載單獨一個(gè)方法（method），那它就可以搭載任意返回型別及形式的成員函數。然而，如果一個(gè) delegate type 要同時(shí)搭載多個(gè)方法（methods），那么返回型別就必須是 void[譯注2]。 例如，Action 就可以用來(lái)搭載一個(gè)或者多個(gè)方法（method）。在 testHarness class 實(shí)現中，我們就將使用上述的 Action 聲明。
定義 Delegate Handle
在 C# 中我們無(wú)法聲明全局對象；每個(gè)對象定義必須是下述三種之一：局部對象；或者型別的對象成員；或者函數參數列表中的參數?，F在我只向你展示 delegate type 的聲明。之后我們再來(lái)看如何將其聲明為類(lèi)別中的成員。
C# 中的 delegate type 與 class, interface, 以及 array types 一樣，屬于 reference type。每個(gè) reference type 被分為兩部分：
- 一個(gè)具名的 句柄（named handle），由我們直接操縱；以及
- 一個(gè)該句柄所屬型別的不具名對象（unamed object），由我們通過(guò)句柄間接進(jìn)行操縱。必須經(jīng)由 new 顯式的創(chuàng )建該對象。
定義 reference type 是一個(gè)“兩步走”的過(guò)程。當我們寫(xiě)：
Action theAction;的時(shí)候，theAction 代表“delegate type Action 之對象”的一個(gè) handle（句柄），其本身并非 delegate object。缺省情況下，它被設為 null。如果我們試圖在對其賦值（譯注：assigned，即與相應型別的對象做attachment）之前就使用它，會(huì )發(fā)生編譯期錯誤。例如，語(yǔ)句：
theAction();會(huì )喚起 theAction 所搭載的方法（method(s)）。然而，除非它在定義之后、使用之前被無(wú)條件的賦值（譯注：assigned，即與相應型別的對象做attachment），否則該語(yǔ)句會(huì )引發(fā)編譯期錯誤并印出相關(guān)信息。
為 Delegate Object 分配空間
在這一節中，為了以最小限度的涉及面繼續進(jìn)行闡述，我們需要訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)靜態(tài)方法（static method）和一個(gè)非靜態(tài)方法（non-static method），就此我采用了一個(gè) Announce class。該類(lèi)別的 announceDate 靜態(tài)方法（static method）以 long form 的形式（使用完整單字的冗長(cháng)形式）打印當前的日期到標準輸出設備：
Monday, February 26, 2001非靜態(tài)方法（non-static method） announceTime 以 short form 的形式（較簡(jiǎn)短的表示形式）打印當前時(shí)間到標準輸出設備：
00:58前兩個(gè)數字代表小時(shí)，從午夜零時(shí)開(kāi)始計算，后兩個(gè)數字代表分鐘。Announce class 使用了由 .NET class framework 提供的 DateTime class。Announce 類(lèi)別的定義如下所示。
public class Announce{public static void announceDate(){DateTime dt = DateTime.Now;Console.WriteLine( "Today‘s date is {0}",dt.ToLongDateString() );}public void announceTime(){DateTime dt = DateTime.Now;Console.WriteLine( "The current time now is {0}",dt.ToShortTimeString() );}}要讓 theAction 搭載上述方法，我們必須使用 new 表達式創(chuàng )建一個(gè) Action delegate type（譯注：即創(chuàng )建一個(gè)該類(lèi)別的對象）。要搭載靜態(tài)方法，則傳入構造函數的引數由三部分組成：該方法所屬類(lèi)別的名稱(chēng)；方法的名稱(chēng)；分隔兩個(gè)名稱(chēng)用的 dot operator（.）：
theAction = new Action( Announce.announceDate );要搭載非靜態(tài)方法，則傳入構造函數的引數也由三部分組成：該方法所屬的類(lèi)別對象名稱(chēng)；方法的名稱(chēng)；分隔兩個(gè)名稱(chēng)用的 dot operator（.）：
Announce an = new Announce();theAction = new Action( an.announceTime );可以注意到， theAction 被直接賦值，事先沒(méi)有做任何檢查（比如，檢查它是否已經(jīng)指代一個(gè)堆中的對象，如果是，則先刪除該對象）。在 C# 中，存在于 managed heap（受托管的堆）中的對象由運行期環(huán)境對其施以垃圾收集動(dòng)作（garbage collected）。我們不需要顯式的刪除那些經(jīng)由 new 表達式分配的對象。
在程序的 managed heap（受托管的堆）中，new 表達式既可以為獨個(gè)對象做分配
HelloUser myProg = new HelloUser();也可以為數組對象做分配
string [] messages = new string[ 4 ];分配語(yǔ)句的形式為：型別的名稱(chēng)，后跟關(guān)鍵字 new，后跟一對圓括?。ū硎締蝹€(gè)對象）或者方括號（表示數組對象）[1]。（在 C# 語(yǔ)言設計中的一個(gè)普遍特征就是，堅持使用單一明晰的形式來(lái)區別不同的功用。）
一個(gè)快速的概覽：Garbage Collection（垃圾收集）
如下述數組對象所示，當我們在 managed heap（受托管的堆）中為 reference type 分配了空間：
int [] fib = new int[6]{ 1,1,2,3,5,8 };對象自動(dòng)的維護“指向它的句柄（handles）”之數目。在這個(gè)例子中，被 fib 所指向的數組對象有一個(gè)關(guān)聯(lián)的引用計數器被初始化為1。如果我們現在初始化另一個(gè)句柄，使其指向 fib 所指代的數組對象：
int [] notfib = fib;這次初始化導致了對 fib 所指代數組對象的一次 shallow copy（淺層拷貝）。這就是說(shuō)，notfib 現在也指向 fib 所指向的數組對象。該數組對象所關(guān)聯(lián)的引用計數變成了2。
如果我們經(jīng)由 notfib 修改了數組中某個(gè)元素，比如
notfib [ 0 ] = 0;這個(gè)改變對于 fib 也是可見(jiàn)的。如果這種對同一個(gè)對象的多重訪(fǎng)問(wèn)方式并非所需，我們就需要編寫(xiě)代碼，做一個(gè) deep copy（深層拷貝）。例如，
// 分配另一個(gè)數組對象notfib = new int [6];// 從 notfib 的第0個(gè)元素開(kāi)始，// 依次將 fib 中的元素拷貝到 notfib 中去。// 見(jiàn)注釋 [2]fib.CopyTo( notfib, 0 );notfib 現在并不指代 fib 所指代的那個(gè)對象了。先前被它們兩個(gè)同時(shí)指向的那個(gè)對象將其關(guān)聯(lián)的引用計數減去1。notfib 所指代對象的初始引用計數為1。如果我們現在也將 fib 重新賦值為一個(gè)新的數組對象——例如，一個(gè)包含了Fibonacci數列前12個(gè)數值的數組：
fib = new int[12]{ 1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144 };對于之前被 fib 所指代的那個(gè)數組對象，其現在的引用計數變成了0。在 managed heap（受托管的堆）中，當垃圾收集器（garbage collector）處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，引用計數為0的對象被其作上刪除標記。
定義 Class Properties
現在讓我們將 delegate object 聲明為 testHarness class 的一個(gè)私有靜態(tài)（private static）成員。例如 [3]，
public class testHarness{public delegate void Action();static private Action theAction;// ...}下一步我們要為這個(gè) delegate 成員提供讀寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)機制。在 C# 中，我們不要提供顯式的內聯(lián)方法（inline methods）用來(lái)讀寫(xiě)非公有的數據成員。取而代之，我們?yōu)榫呙?i>屬性（named property）提供 get 和 set 訪(fǎng)問(wèn)符（accessors）。下面是個(gè)簡(jiǎn)單的 delegate property。我們不妨將其稱(chēng)為 Tester：
public class testHarness{static public Action Tester{get{ return theAction; }set{ Action = value; }}// ...}Property（屬性）既可以封裝靜態(tài)數據成員，也可以封裝非靜態(tài)數據成員。Tester 就是 delegate type Action 的一個(gè) static property（靜態(tài)屬性）。（可以注意到。我們將 accessor 定義為一個(gè)代碼區塊。編譯器內部由此產(chǎn)生 inline method。）
get 必須以 property（屬性）的型別作為返回型別。在這個(gè)例子中，其直接返回所封裝的對象。如果采用“緩式分配（lazy allocation）”，get 可以在初次被喚起的時(shí)候建構并存放好對象，以便后用。
類(lèi)似的，如果我們希望 property（屬性）能夠支持寫(xiě)入型訪(fǎng)問(wèn)，我們就提供 set accessor。set 中的 value 是一個(gè)條件型關(guān)鍵字（conditional-keyword）。也就是說(shuō)，value 僅在 set property 中具有預定義的含義（譯注：也就是說(shuō)，value 僅在 set 代碼段中被看作一個(gè)關(guān)鍵字）：其總是代表“該 property（屬性）之型別”的對象。在我們的例子中，value 是 Action 型別的對象。在運行期間，其被綁定到賦值表達式的右側。在下面的例子中，
Announce an = new Announce();testHarnes.Tester =new testHarness.Action( an.announceTime );set 以?xún)嚷?lián)（inline）的方式被展開(kāi)到 Tester 出現的地方。value 對象被設置為由 new 表達式返回的對象。
喚起 Delegate Object
如之前所見(jiàn)，要喚起由 delegate 所搭載的方法，我們對 delegate 施加 call operator（圓括弧對）：
testHarness.Tester();這一句喚起了Tester property 的 get accessor；get accessor返回 theAction delegate handle。如果 theAction 在此刻并未指向一個(gè) delegate object，那么就會(huì )有異常被拋出。從類(lèi)別外部實(shí)行喚起動(dòng)作的規范做法（delegate-test-and-execute，先實(shí)現代理，再測試，最后執行之）如下所示：
if ( testHarness.Tester != null )testHarness.Tester();對于 testHarness class，我們的方法只簡(jiǎn)單的封裝這樣的測試：
static public void run(){if ( theAction != null )theAction();}關(guān)聯(lián)多個(gè) Delegate Objects
要讓一個(gè) delegate 搭載多個(gè)方法，我們主要使用 += operator 和 -= operator。例如，設想我們定義了一個(gè) testHashtable class。在構造函數中，我們把各個(gè)關(guān)聯(lián)的測試加入到 testHarness 中：
public class testHashtable{public void test0();public void test1();testHashtable(){testHarness.Tester += new testHarness.Action( test0 );testHarness.Tester += new testHarness.Action( test1 );}// ...}同樣，如果我們定義一個(gè) testArrayList class，我們也在 default constructor 中加入關(guān)聯(lián)的測試?？梢宰⒁獾?，這些方法是靜態(tài)的。
public class testArrayList{static public void testCapacity();static public void testSearch();static public void testSort();testArrayList(){testHarness.Tester += newtestHarness.Action(testCapacity);testHarness.Tester += new testHarness.Action(testSearch);testHarness.Tester += new testHarness.Action(testSort);}// ...}當 testHarness.run 方法被喚起時(shí)，通常我們并不知道 testHashtable 和 testArrayList 中哪一個(gè)的方法先被喚起；這取決于它們構造函數被喚起的順序。但我們可以知道的是，對于每個(gè)類(lèi)別，其方法被喚起的順序就是方法被加入 delegate 的順序。
Delegate Objects 與 Garbage Collection（垃圾收集）
考察下列局部作用域中的代碼段：
{Announce an = new Announce();testHarness.Tester +=new testHarness.Action( an.announceTime );}當我們將一個(gè)非靜態(tài)方法加入到 delegate object 中之后，該方法的地址，以及“用來(lái)喚起該方法，指向類(lèi)別對象的句柄（handle）”都被存儲起來(lái)。這導致該類(lèi)別對象所關(guān)聯(lián)的引用計數自動(dòng)增加。
an 經(jīng)由 new 表達式初始化之后，managed heap（受托管的堆）中的對象所關(guān)聯(lián)的引用計數被初始化為1。當 an 被傳給 delegate object 的構造函數之后，Announce 對象的引用計數增加到2。走出局部作用域之后，an 的生存期結束，該引用計數減回到1——delegate object還占用了一個(gè)。
好消息是，如果有一個(gè) delegate 引用了某對象的一個(gè)方法，那么可以保證該對象會(huì )直到“delegate object 不再引用該方法”的時(shí)候才會(huì )被施以垃圾收集處理[4]。我們不用擔心對象會(huì )在自己眼皮底下被貿然清理掉了。壞消息是，該對象將持續存在（譯注：這可能是不必要的），直到 delegate object 不再引用其方法為止?？梢允褂?-= operator 從 delegate object 中移除該方法。例如下面修正版本的代碼；在局部作用域中，announceTime 先被設置、執行，然后又從 delegate object 中被移除。
{Announce an = new Announce();Action act = new testHarness.Action( an.announceTime );testHarness.Tester += act;testHarness.run();testHarness.Tester -= act;}我們對于設計 testHashtable class 的初始想法是，實(shí)現一個(gè)析構函數用以移除在構造函數中加入的測試用方法。然而，C# 中的析構函數調用機制與 C++ 中的卻不大相同[5]。C# 的析構函數既不會(huì )因為對象生存期結束而跟著(zhù)被喚起，也不會(huì )因為釋放了對象最后一個(gè)引用句柄（ reference handle）而被直接喚起。事實(shí)上，析構函數僅在垃圾收集器作垃圾收集時(shí)才被調用，而施行垃圾收集的時(shí)機一般是無(wú)法預料的，甚至可以根本就沒(méi)施行垃圾收集。
C# 規定，資源去配動(dòng)作被放進(jìn)一個(gè)稱(chēng)為 Dispose 的方法中完成，用戶(hù)可以直接調用該方法：
public void Dispose (){testHarness.Tester -= new testHarness.Action( test0 );testHarness.Tester -= new testHarness.Action( test1 );}如果某類(lèi)別定義了一個(gè)析構函數，其通常都會(huì )喚起 Dispose。
訪(fǎng)問(wèn)底層的類(lèi)別接口
讓我們再回頭看看先前的代碼：
{Announce an = new Announce();Action act =new testHarness.Action( an.announceTime );testHarness.Tester +=
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