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C# 泛型委派三劍客：Predicate、Func、Action 精通指南

編輯：C# 入門

總覽表

委派	參數	回傳	核心用途	典型 LINQ 方法
`Predicate<T>`	T	bool	條件判斷/篩選	`List.FindAll`, `Array.Exists`
`Func<T, TResult>`	T	TResult	轉換/計算/選取	`Select`, `Where` (Func<T,bool>)
`Action<T>`	T	void	副作用執行/迴圈體	`List.ForEach`, `Array.ForEach`

皆支援多參數變體：Func<T1,T2,TResult> (最多 16 參數)、Action<T1,T2> 等。

Predicate<T>：條件判斷專家


List words = new() { "Apple", "Banana", "Cherry", "Date", "Elderberry" };

// 尋找長度 > 5 的第一個
string firstLong = words.Find(w => w.Length > 5); // "Banana"

// 取得所有符合條件
List longWords = words.FindAll(w => w.Length > 5); // ["Banana", "Cherry", "Elderberry"]

// 陣列版
string[] arr = words.ToArray();
bool hasShort = Array.Exists(arr, w => w.Length < 4); // true ("Date")
int idx = Array.FindIndex(arr, w => w.StartsWith("C")); // 2

關鍵點：語意明確「謂詞 = 真偽判斷」，API 多為 Find*/Exists/TrueForAll。

Func<T, TResult>：轉換與投影核心


// Select 投影
var lengths = words.Select(w => w.Length); // IEnumerable

// 多參數：字典建構
var dict = words.ToDictionary(w => w, w => w.Length); // Func, Func

// 自訂邏輯
Func add = (a, b) => a + b;
int sum = add(3, 4); // 7

// 延遲執行陷阱
Func getRandom = () => Random.Shared.Next(); // 每次呼叫產生新值
int a = getRandom(), b = getRandom(); // 不同

Action<T>：副作用執行器


// ForEach 執行動作
words.ForEach(w => Console.WriteLine(w.ToUpper()));

// 多參數 Action
Action writeColor = (msg, color) => {
    var old = Console.ForegroundColor;
    Console.ForegroundColor = color;
    Console.WriteLine(msg);
    Console.ForegroundColor = old;
};
writeColor("Error!", ConsoleColor.Red);

// 事件處理器本質
button.Click += (s, e) => MessageBox.Show("Clicked"); // EventHandler ≈ Action

進階組合模式

1. 謂詞組合


Predicate startsWithA = s => s.StartsWith("A");
Predicate lengthGT5 = s => s.Length > 5;
Predicate both = s => startsWithA(s) && lengthGT5(s);
// 或擴充方法
public static Predicate And(this Predicate p1, Predicate p2) => x => p1(x) && p2(x);

2. Func 鏈式轉換


Func trim = s => s.Trim();
Func upper = s => s.ToUpper();
Func pipeline = s => upper(trim(s)); // 或擴充 Compose

3. 策略模式替代


public class Processor {
    private readonly Func _strategy;
    public Processor(Func strategy) => _strategy = strategy;
    public Output Run(Input input) => _strategy(input);
}
// 使用
var p1 = new Processor(i => i.Value * 2);
var p2 = new Processor(i => i.Value + 10);

效能與記憶體

委派實例為參考型別，捕獲變數會產生**閉包類別**（編譯器生成），導致額外配置。
熱路徑避免 Lambda 捕獲：改用 static 方法群組或傳遞 state 參數：Action<object> act = (s) => DoWork((MyState)s);。
Func/Action 為類別，結構體替代方案：delegate*<managed<T, TResult>> (C# 9 函數指標) 或 ValueFunc (社群庫)，極少數極致場景才需考慮。