從IL角度徹底理解回撥_委託_指標
阿新 • • 發佈：2020-09-11
#從IL角度徹底理解回撥_委託_指標
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#1.創作此文的背景
又是一個月的時間沒寫博文，瞎忙活，來武漢重新上班了，武漢這邊中小學都開學了，很安全，大家可以放心
來商務出差個人遊玩，重新招了個後端進團隊，一個是在QQ技術群認識的，在他身上放佛看到了過去的自己，希
望以後能幫我分擔更多的工作，得組織培訓，分配任務，完成新目標（鐵路動環系統的重構），還需要再招一個
得力的，能認真工作，分析問題解決問題，分擔一部分壓力的。走走停停的，好了不說廢話了，下面進入正文。
> 寫本篇部落格的目的
##1.1.委託能幫助程式碼更好地封裝
##1.2.委託能隨時隨地更方便地執行其他類中的方法
##1.3.委託非常適合做釋出訂閱者設計模式
##1.4.委託也適合做遠端rpc的回撥函式
##1.5.真正把委託的前因後果講清楚的文章並不多
#2.概念
##2.1.指標(C語言)
指標的本質是變數，而且是一個存放變數地址的變數。
##2.2.委託
委託的本質是一個類，裡面有開始呼叫，當前呼叫，結束呼叫，利用委託鏈來管理。儲存在實體記憶體的棧中，
一般來說，委託會通過首尾相連線組織成委託鏈（連結串列形式），委託鏈（+=）本質是一個函式指標佇列。
##2.3.回撥
c語言裡指通過函式指標來呼叫函式，程式設計師自己來管理所需要呼叫的函式指標的佇列；而C#裡則是通過委託來
管理函式佇列（+=），一旦委託被回撥，則第一個先入隊的方法會先執行，而且所有的函式需要有相同的形參。
不需要的形參不用即可。
#3.程式碼
##3.1.案例
講一下智慧樓宇系統中的應用案例，有一箇中控，是釋出系統，通過燈控委託來回調發布方法進行釋出燈控
命令，其他樓層燈實體屬於訂閱者，根據接收到的命令來操作控制燈的開啟或者關閉。
##3.2.程式碼
燈控釋出者程式碼
```
public class ControlSystem
{
public string _cmd;
public ControlSystem(string cmd)
{
_cmd = cmd;
}
public static void Publish(string msg)
{
Console.WriteLine("控制系統釋出命令："+msg);
}
public void CallBack(Program.LightControlCallBackMQ callback)
{
callback(_cmd);
}
}
```
1樓訂閱者程式碼
```
public class FirstFloorLight
{
public static void lightController(string msg)
{
System.Console.WriteLine("1樓訂閱者接收到訊息："+msg);
System.Console.WriteLine("1樓開啟燈光");
}
}
```
2樓訂閱者程式碼
```
public class SecondFloorLight
{
public static void lightController(string msg)
{
System.Console.WriteLine("2樓訂閱者接收到訊息："+msg);
System.Console.WriteLine("2樓不開啟燈光");
}
}
```
應用層程式碼
```
public class Program
{
public delegate void LightControlCallBackMQ(string msg);
static void Main(string[] args)
{
//1.約定回撥函式呼叫的方法
LightControlCallBackMQ callback;
callback = ControlSystem.Publish;
callback += FirstFloorLight.lightController;
callback += SecondFloorLight.lightController;
//2.建立控制訊息釋出的實體物件,並且傳入控制命令
ControlSystem _controlHub = new ControlSystem("開啟1樓燈光");
//3. 釋出訊息
_controlHub.CallBack(callback);
System.Console.ReadKey();
}
}
```
##3.3.程式碼演示效果
#4.IL程式碼
##4.1.什麼是IL程式碼
IL 全稱，Intermediate Language。使用.NET框架提供的編譯器可以直接將源程式編譯為.exe或.dll
檔案，但此時編譯出來的程式程式碼並不是CPU能直接執行的機器程式碼，而是一種中間語言IL（Intermediate
Language）的程式碼。而此程式碼會由.net框架的執行時去解釋執行。
##4.2.使用JetBrains公司給C#開發的Rider編譯器開啟IL程式碼
##4.3.IL程式碼分析
##4.3.1.委託類
在main函式之前，IL會先初始化一個委託類 LightControlCallBackMQ，該類主要由當前呼叫方法Invoke()，
起始呼叫方法BeginInvoke(),最終呼叫方法EndInvoke()三個方法組成，這三個方法加上鍊表演算法能夠實現多個
委託之間的委託鏈組織。
```
.class nested public sealed auto ansi
LightControlCallBackMQ
extends [System.Runtime]System.MulticastDelegate
{
.method public hidebysig specialname rtspecialname instance void
.ctor(
object 'object',
native int 'method'
) runtime managed
{
// Can't find a body
} // end of method LightControlCallBackMQ::.ctor
.method public hidebysig virtual newslot instance void
Invoke(
string msg
) runtime managed
{
// Can't find a body
} // end of method LightControlCallBackMQ::Invoke
.method public hidebysig virtual newslot instance class [System.Runtime]System.IAsyncResult
BeginInvoke(
string msg,
class [System.Runtime]System.AsyncCallback callback,
object 'object'
) runtime managed
{
// Can't find a body
} // end of method LightControlCallBackMQ::BeginInvoke
.method public hidebysig virtual newslot instance void
EndInvoke(
class [System.Runtime]System.IAsyncResult result
) runtime managed
{
// Can't find a body
} // end of method LightControlCallBackMQ::EndInvoke
} // end of class LightControlCallBackMQ
```
#4.3.2.Program類中的main方法
```
.method private hidebysig static void
Main(
string[] args
) cil managed
{
.entrypoint
.maxstack 3
//在main方法中呼叫了兩個類，一個委託類，一個是_controlHub類，用來發布控制訊息
.locals init (
[0] class CallbackDelegate.Program/LightControlCallBackMQ callback,
[1] class CallbackDelegate.ControlSystem _controlHub
)
// [9 9 - 9 10]
IL_0000: nop
// [12 13 - 12 46]
//指標清零，避免野指標的出現
IL_0001: ldnull
//將指標指向ControlSystem實現Publish方法
//從這裡看出委託就是通過底層指標去實現的
IL_0002: ldftn void CallbackDelegate.ControlSystem::Publish(string)
//例項化一個委託
IL_0008: newobj instance void CallbackDelegate.Program/LightControlCallBackMQ::.ctor(object, native int)
//從計算堆疊的頂部彈出當前值並將其儲存到索引 0 處的區域性變數列表中。
//將委託地址存到指標變數中
IL_000d: stloc.0 // callback
// [13 13 - 13 57]
//將索引 0 處的區域性變數（這裡）載入到計算堆疊上
//將0索引的變數處的委託存到棧上
IL_000e: ldloc.0 // callback
//指標清零，避免野指標的出現
IL_000f: ldnull
//將指標指向FirstFloorLight類中的lightController方法推送到棧上
IL_0010: ldftn void CallbackDelegate.FirstFloorLight::lightController(string)
//新建一個委託物件
IL_0016: newobj instance void CallbackDelegate.Program/LightControlCallBackMQ::.ctor(object, native int)
//呼叫委託合併方法Combine，這裡也就是委託鏈管理的函式指標佇列的本質了
IL_001b: call class [System.Runtime]System.Delegate [System.Runtime]System.Delegate::Combine(class [System.Runtime]System.Delegate, class [System.Runtime]System.Delegate)
//嘗試將引用傳遞的物件轉換為指定的類。castclass使程式碼可驗證
IL_0020: castclass CallbackDelegate.Program/LightControlCallBackMQ
//將委託類方法地址存到指標變數中
IL_0025: stloc.0 // callback
// [14 13 - 14 58]
//將最新的委託類地址存到棧中
IL_0026: ldloc.0 // callback
//指標清零，避免野指標的出現
IL_0027: ldnull
//將實現SecondFloorLight類中的lightController方法推送到棧上
IL_0028: ldftn void CallbackDelegate.SecondFloorLight::lightController(string)
//新建一個委託物件
IL_002e: newobj instance void CallbackDelegate.Program/LightControlCallBackMQ::.ctor(object, native int)
//呼叫委託合併方法Combine，這裡也就是委託鏈管理的函式指標佇列的本質了
IL_0033: call class [System.Runtime]System.Delegate [System.Runtime]System.Delegate::Combine(class [System.Runtime]System.Delegate, class [System.Runtime]System.Delegate)
//嘗試將引用傳遞的物件轉換為指定的類。castclass使程式碼可驗證
IL_0038: castclass CallbackDelegate.Program/LightControlCallBackMQ
//從計算堆疊的頂部彈出當前值並將其儲存到索引 0 處的區域性變數列表中。
IL_003d: stloc.0 // callback
// [17 13 - 17 69]
//定義字串引用"開啟1樓燈光"
IL_003e: ldstr "開啟1樓燈光"
//例項化ControlSystem命名_controlHub
IL_0043: newobj instance void CallbackDelegate.ControlSystem::.ctor(string)
//取當前_controlHub物件地址 存到變數中
IL_0048: stloc.1 // _controlHub
// [19 13 - 19 44]
//將_controlHub存到棧中
IL_0049: ldloc.1 // _controlHub
//將0索引處的指標變數（即委託）存如棧中
IL_004a: ldloc.0 // callback
//對物件呼叫後期繫結方法，並且將返回值推送到計算堆疊上。
//呼叫_controlHub中的CallBack方法，而在CallBack中會直接呼叫委託鏈上的方法
IL_004b: callvirt instance void CallbackDelegate.ControlSystem::CallBack(class CallbackDelegate.Program/LightControlCallBackMQ)
IL_0050: nop
// [21 13 - 21 38]
IL_0051: call valuetype [System.Console]System.ConsoleKeyInfo [System.Console]System.Console::ReadKey()
IL_0056: pop
// [22 9 - 22 10]
IL_0057: ret
} // end of method Program::Main
```
#5.委託到底本質是什麼？
它是一個類，指標變數棧，通過委託鏈來管理。存在棧上，委託的呼叫順序是佇列形式，即先進先出。給委託
增加方法時，本質是先例項化一個委託，再通過combine方法與原委託進行首尾結合（類似連結串列形式），最終
通過原委託的當前呼叫方法Invoke()，起始呼叫方法BeginInvoke(),最終呼叫方法EndInvoke()三個方法來管理委託鏈上的方法
呼叫。
#6.回撥的應用場景
##6.1.遠端rpc
mqtt或者其他網路協議庫(如newlife.Net或者dotNetty等)訊息接收呼叫。
例子：
[mqtt心跳回調處理](https://www.cnblogs.com/sunfom/p/8145066.html)
##6.2.作為程序內類與類之間的相互呼叫的媒介
特別是需要高效能，事件型驅動的場景。
##6.3.基於記憶體級別的訊息訂閱釋出者模式
基本文中的例子3.2
#7.回撥，委託，指標三者之間的關係
指標是底層方法之間呼叫的媒介，委託是指標的一個佇列，可以將不同類的方法加入到此佇列中，進行順序呼叫，
回撥是一個概念，即呼叫函式，可通過委託去呼叫函式，是回撥的一個例子。
#8.小結
##8.1.IL程式碼中call與callvirt的區別
若使用callvirt，則返回的是SubClasses，使用call返回的是ParentClass。因為委託鏈需要母子傳遞
下去，所以需要用callvirt來呼叫委託方法。
##8.2.委託鏈
BeginInvoke()方法最終會通過指標指向Invoke()方法地址，Invoke()最終會通過指標指向EndInvoke()
方法地址，而EndInvoke()最終會地址指向委託鏈上下一個委託的BeginInvoke()呼叫地址，如此類似連結串列
的組織形式，形成了委託鏈呼叫。
#9.參考
建議neter們應該有事沒事多看看看自己寫的程式碼的IL，給個查詢IL指令集的連結
[.net IL 指令速查](https://www.cnblogs.com/flyingbirds123/archive/2011/01/29/1947626.html)
[本人提供的回撥函式git下載連結](https://github.com/JerryMouseLi/CallbackDelegate)
版權宣告：本文為博主原創文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版權協議，轉載請附上原文出處連結和本宣告。 本文連結：https://www.cnblogs.com/JerryMouseLi/p/136539
版權宣告：本文為博主原創文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版權協議，轉載請附上原文出處連結和本宣告。 本文連結：https://www.cnblogs.com/JerryMouseLi/p/136539