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  • “协变”、“逆变”与Delegate类型转换

    我在发表了《Delegate如何进行类型转换?》之后又想到了其他一些相关的东西,除了简单地分析如何通过Emit实现EventHandler的类型转换之外,还加上关于Delegate“协变”与“逆变”的一些东西,算是对前一篇文章的完善。

    目录 
    一、从Delegate的“协变”与“逆变”说起 
    二、EventHandler<TEventArgs>是否换一种定义方式更好? 
    三、“统一的事件注册”能否应用于一般形式? 
    四、通过Emit实现EventHandler的类型转换 

    一、从Delegate的“协变”与“逆变”说起

    根据Delegate“协变”与“逆变”的原理,对于两个具有相同声明的两个Delegate(A和B),如果B的所有输入(输入参数)类是A的子类或者类型相同,而A的输出(返回值、输出参数)类型是B的子类或者类型相同,那么在B能够使用的地方A也能够使用。我们在定义泛型Delegate的时候可以利用C#“协变”与“逆变”,使类型为A对象能够赋值给类型为B的变量。具体来说,我们需要将输出定义为协变体(通过out关键字),而将输入定义为逆变体(通过in关键字)。比如我们熟悉的Func<T, TResult>的定义:

       1: public delegate TResult Func<in T, out TResult>(T arg);

    如下面的代码片断所示,自定义类型Bar是Foo的子类,那么我们就可以将一个Func<Foo, Bar> 对象赋值给Func<Bar, Foo>变量。换言之,Func<Bar, Foo>能够使用的地方,Func<Foo, Bar> 就可以使用。

       1: class Program
       2: {
       3:     static void Main()
       4:     {
       5:         Func<Foo, Bar> getBarByFoo = foo => new Bar();
       6:         Func<Bar, Foo> GetFooByBar = getBarByFoo;
       7:     }
       8: }
       9: class Foo { }
      10: class Bar : Foo { }

    二、EventHandler<TEventArgs>是否换一种定义方式更好?

    事件(Event)是Delegate一项重要的使用领域,一般情况下事件成员的类型都是EventHandler。如果具有特殊的EventArgs类型,我们倾向于使用泛型的EventHandler<TEventArgs>。EventHandler和EventHandler<TEventArgs>这两个特殊的Delegate类型定义如下,两者是没有任何关系的。

       1: public delegate void EventHandler(object sender, EventArgs e);
       2: public delegate void EventHandler<TEventArgs>(object sender, TEventArgs e);

    根据Delegate“协变”与“逆变”的原理,对于EventHandler<TEventArgs>,其实应该将作为输入参数类型的TEventArgs定义成逆变形式,像下面一样:

       1: public delegate void EventHandler<in TEventArgs>(object sender, TEventArgs e) where TEventArgs: EventArgs;

    如果是这样的话,EventHandler<EventArgs>就可以用于处理任意EventHandler<TEventArgs>类型的事件了。假设我们需要注册一个全局的EventHandler,让它在某个对象任何一个事件触发的时候被执行,如果我们能够保证所有的事件类型都是通过协变形式定义的EventHandler<TEventArgs>,我们可以按照如下的方式对目标对象的所有事件进行注册:

       1: public static class EventRegistry<T>
       2: {
       3:     public static void Register(T target, EventHandler<EventArgs> eventHandler)
       4:     {
       5:         foreach (EventInfo eventInfo in typeof(T).GetEvents())
       6:         {
       7:             eventInfo.AddEventHandler(target, eventHandler);
       8:         }
       9:     }
      10: }

    假设我们具有如下一个类型Foo,它具有三个事件Bar、Baz和Qux,对应的类型分别是EventHandler<BarEventArgs>、EventHandler<BazEventArgs>和EventHandler<QuxEventArgs>,当方法RaiseEvents执行的时候,被注册的事件被触发。

       1: public class BarEventArgs : EventArgs
       2: { }
       3: public class BazEventArgs : EventArgs
       4: { }
       5: public class QuxEventArgs : EventArgs
       6: { }
       7:  
       8: public class Foo
       9: {
      10:     public event EventHandler<BarEventArgs> Bar;
      11:     public event EventHandler<BazEventArgs> Baz;
      12:     public event EventHandler<QuxEventArgs> Qux;
      13:  
      14:     public void RaiseEvents()
      15:     {
      16:         if (null != Bar) Bar(this, new BarEventArgs());
      17:         if (null != Baz) Baz(this, new BazEventArgs());
      18:         if (null != Qux) Qux(this, new QuxEventArgs());
      19:     }
      20: }

    比如现在我们需要在Foo对象的任何一个事件触发的时候进行相应的日志记录,我们只需要利用上面定义的EventRegistry<T>对创建的Foo对象进行批量事件注册。

       1: public class Propgram
       2: {
       3:     static void Main()
       4:     {
       5:         Foo foo = new Foo();
       6:         EventRegistry<Foo>.Register(foo, Log);
       7:         foo.RaiseEvents();
       8:     }
       9:     static void Log(object sender, EventArgs e)
      10:     {
      11:         Console.WriteLine("{0}: {1}", sender.GetType().Name, e.GetType().Name);
      12:     }
      13: }

    三、“统一的事件注册”能否应用于一般形式?

    原则上讲,事件可以是任意类型的Delegate,但是我们使用的事件一般具有如下两个共同点:

    • 不具有返回类型,或者返回类型为void;
    • 有且只有两个输入参数,其一个参数类型为Object,第二个类型是EventArgs的子类。

    如果事件类型对于得Delegate并没有采用逆变方式定义,那么要求我们注册一个与之类型完全一致的Delegate。如果我们需要将一个EventHandler对象注册给某个对象任意类型的事件,我们就不得不将注册的EventHandler转换成具体事件的类型。如下所示的时借助于类型转换的EventRegistry<T>的定义,类型转换通过调用EventHandlerConverter的Convert方法来完成。

       1: public static class EventRegistry<T>
       2: {
       3:     public static void Register(T target, EventHandler eventHandler)
       4:     {
       5:         foreach (EventInfo eventInfo in typeof(T).GetEvents())
       6:         {
       7:             eventInfo.AddEventHandler(target, EventHandlerConverter.Convert(eventHandler, eventInfo.EventHandlerType));
       8:         }
       9:     }
      10: }

    那么现在我们将Foo类型的三个事件类型定义成普通的Delegage:BarEventHandler、BazEventHandler和QuxEventHandler,实际上我们上面的代码依然可以执行。

       1: public delegate void BarEventHandler(object sender, BarEventArgs e);
       2: public delegate void BazEventHandler(object sender, BazEventArgs e);
       3: public delegate void QuxEventHandler(object sender, QuxEventArgs e);
       4:  
       5: public class Foo
       6: {
       7:     public event BarEventHandler Bar;
       8:     public event BazEventHandler Baz;
       9:     public event QuxEventHandler Qux;
      10: }

    四、通过Emit实现EventHandler的类型转换

    我们通过Emit的形式实现了这个类型转换。如下面的代码片断所示,实现在EventHandlerConverter的静态方法Convert方法中的EventHandler与兼容Delegate类型之间的转换是通过“Emit”的机制实现,具体的实现逻辑如下面的代码片断所示。IsValidEventHandler方法用于验证指定的类型是否与EventHandler兼容(按照上面提及的标准进行验证),在Convert方法中我们通过Emit的方式创建了一个DynamicMethod 对象,并最终调用CreateDelegate方法将指定的Delegate对象转换成目标Delegate类型。泛型方法Convert<TDelegate>以强类型的方式指定转换的目标类型。

       1: public static class EventHandlerConverter
       2: {
       3:     public static bool IsValidEventHandler(Type eventHandlerType, out ParameterInfo[] parameters)
       4:     {
       5:         Guard.ArgumentNotNull(eventHandlerType, "eventHandlerType");
       6:         if (!typeof(Delegate).IsAssignableFrom(eventHandlerType))
       7:         {
       8:             parameters = new ParameterInfo[0];
       9:             return false;
      10:         }
      11:  
      12:         MethodInfo invokeMethod = eventHandlerType.GetMethod("Invoke");
      13:         if (invokeMethod.ReturnType != typeof(void))
      14:         {
      15:             parameters = new ParameterInfo[0];
      16:             return false;
      17:         }
      18:         parameters = invokeMethod.GetParameters();
      19:         if (parameters.Length != 2 || parameters[0].ParameterType != typeof(object))
      20:         {
      21:             return false;
      22:         }
      23:         if (!typeof(EventArgs).IsAssignableFrom(parameters[1].ParameterType))
      24:         {
      25:             return false;
      26:         }
      27:         return true;
      28:     }
      29:  
      30:     public static Delegate Convert(Delegate eventHandler, Type eventHandlerType)
      31:     {
      32:         Guard.ArgumentNotNull(eventHandler, "eventHandler");
      33:         Guard.ArgumentNotNull(eventHandlerType, "eventHandlerType");
      34:  
      35:         ParameterInfo[] destinationParameters;
      36:         if (!IsValidEventHandler(eventHandlerType, out destinationParameters))
      37:         {
      38:             throw new InvalidOperationException();
      39:         }
      40:  
      41:         if (eventHandler.GetType() == eventHandlerType)
      42:         {
      43:             return eventHandler;
      44:         }
      45:  
      46:         ParameterInfo[] sourceParameters;
      47:         if (!IsValidEventHandler(eventHandler.GetType(), out sourceParameters))
      48:         {
      49:             throw new InvalidOperationException();
      50:         }
      51:         Type[] paramTypes = new Type[destinationParameters.Length + 1];
      52:         paramTypes[0] = eventHandler.GetType();
      53:         for (int i = 0; i < destinationParameters.Length; i++)
      54:         {
      55:             paramTypes[i + 1] = destinationParameters[i].ParameterType;
      56:         }
      57:         DynamicMethod method = new DynamicMethod("WrappedEventHandler", null, paramTypes);
      58:         MethodInfo invoker = paramTypes[0].GetMethod("Invoke");
      59:         ILGenerator il = method.GetILGenerator();
      60:         il.Emit(OpCodes.Ldarg_0);
      61:         il.Emit(OpCodes.Ldarg_1);
      62:         il.Emit(OpCodes.Ldarg_2);
      63:         if (!sourceParameters[1].ParameterType.IsAssignableFrom(destinationParameters[1].ParameterType))
      64:         {
      65:             il.Emit(OpCodes.Castclass, sourceParameters[1].ParameterType);
      66:         }
      67:         il.Emit(OpCodes.Call, invoker);
      68:         il.Emit(OpCodes.Ret);
      69:         return method.CreateDelegate(eventHandlerType, eventHandler);
      70:     }
      71:  
      72:     public static TDelegate Convert<TDelegate>(Delegate eventHandler)
      73:     {
      74:         return (TDelegate)(object)Convert(eventHandler, typeof(TDelegate));
      75:     }
      76: }
    作者:Artech
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