樂高ev3機(jī)器人編程自學(xué) [代理及其編程方法]

　　摘要：在C＃語言中，可以用代理（Delegate）來動態(tài)地調(diào)用不同的函數(shù)。本文針對代理的基本概念、用代理編程的基本結(jié)構(gòu)及多重代理進(jìn)行討論，并通過實例程序進(jìn)行必要的說明。
　　關(guān)鍵詞：函數(shù)指針；代理；多重代理
　　中圖分類號：TP312 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
　　
　　1 代理的基本概念
　　
　　在C/C++中，函數(shù)調(diào)用有兩種方式：一種是通過函數(shù)名直接調(diào)用；另一種是利用指向函數(shù)的指針進(jìn)行調(diào)用。指向函數(shù)的指針又簡稱為函數(shù)指針。采用函數(shù)指針調(diào)用函數(shù)，可以達(dá)到通過一個函數(shù)指針調(diào)用多個功能不同、但函數(shù)的參數(shù)及返值類型一致的函數(shù)。
　　1.1 函數(shù)指針
　　在C/C++中，函數(shù)名表示函數(shù)在存儲區(qū)域的首地址，即是函數(shù)執(zhí)行的入口地址。在程序中調(diào)用一個函數(shù)時，程序控制流程將轉(zhuǎn)移到以該函數(shù)名為入口地址的地方執(zhí)行該函數(shù)。
　　函數(shù)指針定義的一般形式是：
　　數(shù)據(jù)類型（*函數(shù)指針名）（參數(shù)表）；
　　其中數(shù)據(jù)類型是函數(shù)指針?biāo)�指向的函�?shù)所具有的返值類型，參數(shù)表是被調(diào)函數(shù)所具有的參數(shù)表。
　　一般來講，函數(shù)指針得到某個函數(shù)名的賦值，程序?qū)⒄{(diào)用該函數(shù)；在函數(shù)指針作為函數(shù)的形參時，需要進(jìn)行取內(nèi)容的運(yùn)算才能調(diào)用對應(yīng)的函數(shù)。例如：
　　exe（int x，int y，int （*func）（））
　　{ return（（*func）（x，y））；}
　　在上述exe函數(shù)中，int （*func）（）是函數(shù)指針，而“（（*func）（x，y））；”程序?qū)⑥D(zhuǎn)向由func所指向的函數(shù)去執(zhí)行，其參數(shù)是x和y。
　　使用函數(shù)指針編程方法一般為：定義相應(yīng)的函數(shù)；定義函數(shù)指針；通過某種操作使函數(shù)指針得到函數(shù)名的賦值；最后連同參數(shù)調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)。
　　1.2 代理及其相關(guān)概念
　　在C#中，代理（delegate）的作用類似于C/C++中的函數(shù)指針。C#中的方法類似于C/C++中的函數(shù)，其方法名也是一個物理地址。方法的入口地址可以賦給“代理”，進(jìn)而通過“代理”調(diào)用該方法；且同一個代理可以調(diào)用多個不同的方法。使用代理可以在程序的運(yùn)行期間動態(tài)地調(diào)用所需的函數(shù)。
　　代理定義的一般格式為：
　　[訪問控制修飾符] delegate返值類型 代理名（[形式參數(shù)表]）；
　　其中：訪問控制修飾符可以是new、public、protected、internal和private。new修飾符表明當(dāng)前定義的代理將隱藏繼承來的同名代理；public修飾符表明所有對象都可以訪問該定義的代理；protected修飾符表明定義該代理的類及其子類可以訪問該代理；internal修飾符只有代理所屬的工程項目的成員可以訪問該代理；private修飾符表明只有定義該代理的類才能訪問該代理。
　　delegate是定義代理的關(guān)鍵字。代理名是符合C#的任意合法的標(biāo)識符。返值類型是指該代理所調(diào)用方法的返值類型。形式參數(shù)表用于指出代理所調(diào)用方法的參數(shù)表。
　　例如，在一個類中定義一個代理MyDel_ egate：
　　classMyClass
　　{ ……
　　public delegate void MyDelegate（string s）；
　　……
　　}
　　在上述代理定義中的void表示該代理指向的方法不返回任何值，string s表示該代理所指向的方法將接受一個字符串參數(shù)。
　　在C#中，定義一個代理MyDelegate， C#編譯器將根據(jù)代理的定義語句自動生成一個從System.MulticastDelegate類派生的子類MyDelegate。
　　
　　2 使用代理的編程結(jié)構(gòu)
　　
　　代理類似于C/C++的指向函數(shù)的指針，但是代理的使用范圍比函數(shù)指針更加廣泛。在C中，函數(shù)只有外部和靜態(tài)函數(shù)兩種，它們都屬于靜態(tài)函數(shù)的范疇；在C ++中，函數(shù)指針只能引用靜態(tài)方法，而代理不僅可以引用靜態(tài)方法，還可以引用對象的實例方法。
　　2.1 使用代理的編程結(jié)構(gòu)
　　使用代理編程和在C/C++中使用函數(shù)指針類似，一般有：定義將要由代理調(diào)用的方法；聲明一個代理；定義delegate處理的函數(shù)；創(chuàng)建實例并調(diào)用相應(yīng)方法。
　�。�1）定義擬調(diào)用的方法
　　該類方法的函數(shù)返值類型，函數(shù)形參的參數(shù)類型、個數(shù)及參數(shù)的順序，決定了定義delegate類型代理時的相應(yīng)參數(shù)。例如：
　　public static string FunctionA
　　（string name） {……}
　　public static string FunctionB
　�。╯tring name） {……}
　�。�2）聲明一個代理
　　該代理的返值類型，參數(shù)的類型、個數(shù)及參數(shù)的順序都必須與擬調(diào)用的方法的返值類型，形參類型、個數(shù)及參數(shù)的順序完全相同。例如：
　　public delegate string MyDelegate （stringname）；
　　（3）定義delegate類型處理的函數(shù)
　　定義delegate類型處理的函數(shù)，并在此函數(shù)中通過delegate類型調(diào)用定義的方法。
　　public static void MethodA（MyDelegateMe）
　　{Console.WriteLine（Me（“張三”））；}
　　（4）創(chuàng)建實例并調(diào)用方法
　　由于聲明一個delegate類型的代理在編譯時將被轉(zhuǎn)換成一個MulticastDelegate類的派生類，因此在使用代理時，必須要先創(chuàng)建該類的實例，并把它與一個方法關(guān)聯(lián)。
　　MyDelegate a＝new MyDelegate （FunctionA）
　　本語句的含義是：a引用指向方法FunctionA的程序代碼段。
　　通過delegate處理函數(shù)調(diào)用相應(yīng)的方法。MethodA（a）；
　　2.2 使用代理編程實例
　　using System；
　　namespace ConDelegatejl
　　{ public class Test
　　{ //第一步：聲明委托
　　 public static string FunctionA（string name）
　　 {return“A say Hello to”+name；}
　　 public static string FunctionB（string name）
　　 {return “B say Hello to ”+name；}
　　 //第二步：定義被調(diào)用的方法
　　public delegate string MyDele gate（string name）；
　　//第三步：定義delegate類型處理函數(shù)
　　public static void MethodA （MyDelegate Me）
　　{Console.WriteLine（Me（“張三”））；}
　　 public static void Main（）
　　{ //第四步：創(chuàng)建實例，
　　//準(zhǔn)備調(diào)用的方法名
　　MyDelegate a = new MyDelegate （FunctionA）；
　　MyDelegate b = new MyDelegate （FunctionB）；
　　MethodA（a）； MethodA（b）； Console.Read（）；
　　}
　　}
　　上述程序的運(yùn)行結(jié)果如下圖所示。
　　
　　
　　3 多重代理及其實現(xiàn)
　　
　　在C＃語言中，每一個代理實例（對象）都含有一個調(diào)用鏈表，該鏈表可以包含多個該代理要調(diào)用的方法，此種機(jī)制用于一個代理實例可以調(diào)用多個方法，也就是多重代理（多播）。多播要創(chuàng)建方法鏈表，當(dāng)調(diào)用代理時，所有被鏈接的方法都會被自動地調(diào)用。
　　3.1 Delegate類和MulticastDelegate類
　　所有的代理類都是由MulticastDele gate類派生的，而MulticastDelegate類又是由Delegate類派生的，它們都位于System命名空間下。
　　Delegate類有兩個公用的只讀屬性：
　　Method屬性：本屬性用于獲得代理實例要調(diào)用的靜態(tài)方法�？梢杂萌缦麓�碼獲得代理對象所調(diào)用的方法名。
　　stringMethodName=代理名.Method；
　　Target屬性：該屬性可以獲得代理對象所在的類；如果代理調(diào)用的是靜態(tài)方法，其返值為null，否則將返回代理實例所調(diào)用方法所在類名。如下代碼可以獲得代理調(diào)用方法所在類的名稱。
　　stringObjType=代理名.Target；
　　如果代理調(diào)用多個方法，則該屬性將返回調(diào)用列表中最后一個實例方法所在的類名。
　　3.2 MulticastDelegate類實現(xiàn)多重代理的機(jī)制
　　從MulticastDelegate類派生的用戶代理實例中含有一個調(diào)用鏈表，該鏈表將由多個代理實例組成，其中每個代理實例都封裝一個相應(yīng)的方法，也就是一個代理實例可以同時調(diào)用多個方法。代理實例通過_prev私有指針來連接多個代理構(gòu)成的鏈表，私有指針_target和_methodPtr用于指向代理實例調(diào)用的實例和方法。
　　每創(chuàng)建一個新的代理實例時，指針_prev將被設(shè)置為null，表示鏈表中沒有其它的代理實例。而當(dāng)用戶使用Combine方法（或+=運(yùn)算符）把另一個代理實例合并到該調(diào)用鏈表中時，則將先創(chuàng)建一個含有_target和_methodPtr值的新實例，然后把該實例的_prev設(shè)置為調(diào)用鏈表的頭實例，即從調(diào)用鏈表的頭插入新的實例�？梢允褂肦emove方法（或-=運(yùn)算符）從一個調(diào)用鏈表中刪除一個代理實例。
　　3.3 多重代理編程的實現(xiàn)
　　多重代理（或多播）具有創(chuàng)建方法鏈表的能力，當(dāng)調(diào)用代理時，所有被鏈接的方法都會被自動調(diào)用，也就是多播可以在一次代理調(diào)用中調(diào)用方法鏈表上的所有方法。創(chuàng)建多播調(diào)用鏈表的方法是：先實例化一個代理，然后使用“+=”運(yùn)算符把方法添加到調(diào)用鏈表中；也可以使用“-=”運(yùn)算符從調(diào)用鏈表中刪除一個方法。
　　下面程序說明了多重代理編程的實現(xiàn)方法。
　　using System；
　　using System.Collections.Generic；
　　using System.Text；namespace ConDelegatej2
　　{
　　 delegate void StringDelegate（
　　ref string str）；//定義一個代理
　　 class stringops//字符串操作類
　　 { //定義三個字符串操作方法
　　 static void ReplaceSpaces（ref string s）
　　{ Console.WriteLine（"用連字符替換
　　空格操作："）；
　　s = s.Replace（" "， "_"）；
　　}
　　static void RemoveSpaces（ref string s）
　　{ string temp = ""；int i；
　　Console.WriteLine（"刪除空格操作："）；
　　for（i=0； i=0；j--）
　　temp += s[j]；
　　 s = temp；
　　 }
　　static void Main（string[]args）
　　{//創(chuàng)建一個代理
　　StringDelegate strdelegate；
　　StringDelegate replacesp=new
　　StringDelegate（ReplaceSpaces）；
　　StringDelegate removes =new
　　 StringDelegate（RemoveSpaces）；
　　StringDelegate reversestr=new StringDelegate（Reverse）；
　　string str = "Iam astudent."；
　　//代理指向一個函數(shù)
　　strdelegate =replacesp；
　　strdelegate += reversestr；//多播關(guān)聯(lián)
　　strdelegate（ref str ）；//調(diào)用多播
　　Console.WriteLine（"操作字符串的結(jié)果為："+str）；
　　Console.WriteLine（）；
　　strdelegate-=replacesp；//去除replacesp
　　strdelegate += RemoveSpaces；
　　str ="你是一個計算機(jī)教師."；
　　strdelegate （refstr）；
　　Console.WriteLine（"字符串操作結(jié)果是："+str）；
　　 Console.WriteLine （）；Console.Read（）；
　　}
　　 }
　　}
　　上述程序的運(yùn)行結(jié)果如下所示。
　　
　　
　　4 結(jié)束語
　　
　　代理是C＃語言提供動態(tài)調(diào)用函數(shù)的一種方法；多重代理解決了用一個代理一次調(diào)用多個方法的技術(shù)。不過代理的多播有一個限制：方法鏈表中的方法必須具有相同的參數(shù)，而且這些方法的返回值類型要是void類型。
　　代理也為用戶程序利用屬性驅(qū)動事件程序的編程提供了有力的方法。
　　
　　 參考文獻(xiàn)
　　[1]唐大仕編著. C＃程序設(shè)計教程[M]. 北京： 清華大學(xué)出版社； 北方交通大學(xué)出版社， 2003.
　　[2]邵鵬鳴編著. Visual C＃程序設(shè)計基礎(chǔ)教程[M]. 北京： 清華大學(xué)出版社， 2005.

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