C# 委派完整入門指南：宣告、實例化、多播、匿名方法與 Lambda 表達式

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前言

委派是 C# 實現「方法作為參數傳遞」、「回呼」、「事件處理」的核心機制。它是型別安全的物件導向函數指標。本文從基礎語法、實例化方式、多播委派、匿名方法到 Lambda 表達式，系統建立完整知識圖譜。

一、委派基礎

宣告語法

// 宣告一個委派型別：接受兩個 int，回傳 int
public delegate int PerformCalculation(int x, int y);

// 宣告無回傳值、接受字串的委派
public delegate void Del(string message);

核心特性

型別安全：簽名（參數型別、順序、回傳型別）必須完全匹配。
物件導向：委派是衍生自 System.Delegate 的密封類別實例。
封裝靜態或實例方法：實例方法委派同時持有目標物件引用與方法指標。
支援多播：可串聯多個方法，依序呼叫。
共變性/逆變性：方法參數可為委派參數的基類（逆變性），回傳型別可為委派回傳型別的衍生類（共變性）。

二、委派實例化與呼叫

1. 命名方法實例化

public static void DelegateMethod(string message) {
    Console.WriteLine(message);
}

// 實例化
Del handler = DelegateMethod; // 方法群組轉換

// 呼叫
handler("Hello World"); // 輸出: Hello World

2. 作為參數傳遞（回呼模式）

public void MethodWithCallback(int p1, int p2, Del callback) {
    callback($"The number is: {p1 + p2}");
}

// 使用
MethodWithCallback(1, 2, handler); // 輸出: The number is: 3

3. 封裝實例方法 vs 靜態方法

public class MethodClass {
    public void Method1(string msg) { Console.WriteLine($"Instance: {msg}"); }
    public void Method2(string msg) { Console.WriteLine($"Instance2: {msg}"); }
}

var obj = new MethodClass();
Del d1 = obj.Method1;  // 封裝實例方法：持有 obj 引用
Del d2 = obj.Method2;
Del d3 = DelegateMethod; // 封裝靜態方法：僅持有方法指標

三、多播委派

委派可透過 +/+= 組合，-/-= 移除。

組合與呼叫

Del all = d1 + d2;     // 組合
all += d3;             // 追加

all("Test");           // 依序呼叫 Method1, Method2, DelegateMethod

關鍵行為

呼叫順序：依加入順序依序執行。
參數傳遞：所有方法共享相同參數；若為 ref 參數，修改會傳遞給後續方法。
例外處理：若某方法拋出未捕獲例外，後續方法不再執行，例外向上傳播。
回傳值：僅保留最後一個方法的回傳值（輸出參數同理）。

移除方法

all -= d1;                    // 移除 d1
Del single = all - d2;        // 建立新委派，排除 d2

檢查調用清單

int count = all.GetInvocationList().Length; // 取得方法數量

四、委派比較

相同委派型別：可用 ==/!= 比較，比較調用清單是否相同。
不同委派型別：編譯期錯誤。
轉為 System.Delegate：編譯通過，運行時若實際型別不同則回傳 false。

五、匿名方法

C# 2.0 引入，允許內嵌代碼區塊作為委派主體。

語法

Del anon = delegate(string msg) {
    Console.WriteLine($"Anonymous: {msg}");
};

anon("Hi"); // 輸出: Anonymous: Hi

特性

可存取外層區域變數（捕獲變數），形成閉包。
參數列表可省略（若不使用參數）：delegate { ... }。
不可包含 goto、break、continue 跳出區塊。

六、Lambda 表達式

C# 3.0 引入，更簡潔的匿名函數語法，編譯為委派或運算式樹。

語法形式

(參數列表) => 運算式或語句區塊

範例

// 運算式 Lambda（隱含回傳）
Func add = (x, y) => x + y;

// 語句 Lambda
Action log = msg => {
    var time = DateTime.Now;
    Console.WriteLine($"{time}: {msg}");
};

// 無參數
Action sayHi = () => Console.WriteLine("Hi");

// 隱含型別參數（編譯器推斷）
var multiply = (int x, int y) => x * y;

Lambda vs 匿名方法

特性	匿名方法	Lambda 表達式
語法簡潔度	較冗長	極簡潔
型別推斷	需明確宣告參數型別	支援隱含型別
轉換為運算式樹	不支援	支援 (`Expression<TDelegate>`)
參數可省略	可 `delegate { }`	無參數需 `() =>`

七、實戰範例：排序回呼

var list = new List { 5, 2, 9, 1, 3 };

// 使用 Lambda 定義比較邏輯
list.Sort((a, b) => b.CompareTo(a)); // 降序

// 等價匿名方法
list.Sort(delegate(int a, int b) { return b.CompareTo(a); });

// 等價命名方法
list.Sort(CompareDesc);

static int CompareDesc(int a, int b) => b.CompareTo(a);