從IL角度完全理解回調_委託_指針

時間 2020-09-12

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從IL角度完全理解回調_委託_指針

1.創做此文的背景

又是一個月的時間沒寫博文，瞎忙活，來武漢從新上班了，武漢這邊中小學都開學了，很安全，你們能夠放心
來商務出差我的遊玩，從新招了個後端進團隊，一個是在QQ技術羣認識的，在他身上放佛看到了過去的本身，希
望之後能幫我分擔更多的工做，得組織培訓，分配任務，完成新目標（鐵路動環系統的重構），還須要再招一個
得力的，能認真工做，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。html

寫本篇博客的目的git

1.1.委託能幫助代碼更好地封裝

1.2.委託能隨時隨地更方便地運行其餘類中的方法

1.3.委託很是適合作發佈訂閱者設計模式

1.4.委託也適合作遠程rpc的回調函數

1.5.真正把委託的來龍去脈講清楚的文章並很少

2.概念

2.1.指針(C語言)

指針的本質是變量，並且是一個存放變量地址的變量。程序員

2.2.委託

委託的本質是一個類，裏面有開始調用，當前調用，結束調用，利用委託鏈來管理。保存在物理內存的棧中，
通常來講，委託會經過首尾相鏈接組織成委託鏈（鏈表形式），委託鏈（+=）本質是一個函數指針隊列。github

2.3.回調

c語言裏指經過函數指針來調用函數，程序員本身來管理所須要調用的函數指針的隊列；而C#裏則是經過委託來
管理函數隊列（+=），一旦委託被回調，則第一個先入隊的方法會先執行，並且全部的函數須要有相同的形參。
不須要的形參不用便可。算法

3.代碼

3.1.案例

講一下智能樓宇系統中的應用案例，有一箇中控，是發佈系統，經過燈控委託來回調發布方法進行發佈燈控
命令，其餘樓層燈實體屬於訂閱者，根據接收到的命令來操做控制燈的打開或者關閉。後端

3.2.代碼

燈控發佈者代碼設計模式

public class ControlSystem
    {
        public string _cmd;

        public ControlSystem(string cmd)
        {
            _cmd = cmd;  
        }
        public static void Publish(string msg)
        {
            Console.WriteLine("控制系統發佈命令："+msg);
        }
        public void CallBack(Program.LightControlCallBackMQ callback)
        {
            callback(_cmd);
        }
    }

1樓訂閱者代碼安全

public class FirstFloorLight
    {
        public static void lightController(string msg)
        {
            System.Console.WriteLine("1樓訂閱者接收到消息："+msg);
            System.Console.WriteLine("1樓打開燈光");
        }
    }

2樓訂閱者代碼網絡

public class SecondFloorLight
    {
        public static void lightController(string msg)
        {
            System.Console.WriteLine("2樓訂閱者接收到消息："+msg);
            System.Console.WriteLine("2樓不打開燈光");
        }
    }

應用層代碼框架

public class Program
    {
        public delegate void LightControlCallBackMQ(string msg);
        static void Main(string[] args)
        {
            //1.約定回調函數調用的方法
            LightControlCallBackMQ callback;
            callback = ControlSystem.Publish;
            callback += FirstFloorLight.lightController;
            callback += SecondFloorLight.lightController;

            //2.建立控制消息發佈的實體對象,而且傳入控制命令
            ControlSystem _controlHub = new ControlSystem("打開1樓燈光");
            //3. 發佈消息
            _controlHub.CallBack(callback);

            System.Console.ReadKey();
        }
    }

3.3.代碼演示效果

4.IL代碼

4.1.什麼是IL代碼

IL 全稱，Intermediate Language。使用.NET框架提供的編譯器能夠直接將源程序編譯爲.exe或.dll
文件，但此時編譯出來的程序代碼並非CPU能直接執行的機器代碼，而是一種中間語言IL（Intermediate
Language）的代碼。而此代碼會由.net框架的運行時去解釋運行。

4.2.使用JetBrains公司給C#開發的Rider編譯器打開IL代碼

4.3.IL代碼分析

4.3.1.委託類

在main函數以前，IL會先初始化一個委託類 LightControlCallBackMQ，該類主要由當前調用方法Invoke()，
起始調用方法BeginInvoke(),最終調用方法EndInvoke()三個方法組成，這三個方法加上鍊表算法可以實現多個
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方法中調用了兩個類，一個委託類，一個是_controlHub類，用來發布控制消息
    .locals init (
      [0] class CallbackDelegate.Program/LightControlCallBackMQ callback,
      [1] class CallbackDelegate.ControlSystem _controlHub
    )
 
    // [9 9 - 9 10]
    IL_0000: nop

    // [12 13 - 12 46]
//指針清零，避免野指針的出現
    IL_0001: ldnull
//將指針指向ControlSystem實現Publish方法
//從這裏看出委託就是經過底層指針去實現的
    IL_0002: ldftn        void CallbackDelegate.ControlSystem::Publish(string)
//實例化一個委託
    IL_0008: newobj       instance void CallbackDelegate.Program/LightControlCallBackMQ::.ctor(object, native int)
//從計算堆棧的頂部彈出當前值並將其存儲到索引 0 處的局部變量列表中。
//將委託地址存到指針變量中    
    IL_000d: stloc.0      // callback

    // [13 13 - 13 57]
//將索引 0 處的局部變量（這裏）加載到計算堆棧上
//將0索引的變量處的委託存到棧上
    IL_000e: ldloc.0      // callback
//指針清零，避免野指針的出現
    IL_000f: ldnull
//將指針指向FirstFloorLight類中的lightController方法推送到棧上
    IL_0010: ldftn        void CallbackDelegate.FirstFloorLight::lightController(string)
//新建一個委託對象
    IL_0016: newobj       instance void CallbackDelegate.Program/LightControlCallBackMQ::.ctor(object, native int)
//調用委託合併方法Combine，這裏也就是委託鏈管理的函數指針隊列的本質了
    IL_001b: call         class [System.Runtime]System.Delegate [System.Runtime]System.Delegate::Combine(class [System.Runtime]System.Delegate, class [System.Runtime]System.Delegate)
//嘗試將引用傳遞的對象轉換爲指定的類。castclass使代碼可驗證    
    IL_0020: castclass    CallbackDelegate.Program/LightControlCallBackMQ
//將委託類方法地址存到指針變量中  
    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
//指針清零，避免野指針的出現
    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)
//新建一個委託對象
    IL_002e: newobj       instance void CallbackDelegate.Program/LightControlCallBackMQ::.ctor(object, native int)
//調用委託合併方法Combine，這裏也就是委託鏈管理的函數指針隊列的本質了
    IL_0033: call         class [System.Runtime]System.Delegate [System.Runtime]System.Delegate::Combine(class [System.Runtime]System.Delegate, class [System.Runtime]System.Delegate)
//嘗試將引用傳遞的對象轉換爲指定的類。castclass使代碼可驗證    
    IL_0038: castclass    CallbackDelegate.Program/LightControlCallBackMQ
//從計算堆棧的頂部彈出當前值並將其存儲到索引 0 處的局部變量列表中。
    IL_003d: stloc.0      // callback

    // [17 13 - 17 69]
//定義字符串引用"打開1樓燈光"
    IL_003e: ldstr        "打開1樓燈光"
//實例化ControlSystem命名_controlHub
    IL_0043: newobj       instance void CallbackDelegate.ControlSystem::.ctor(string)
//取當前_controlHub對象地址 存到變量中
    IL_0048: stloc.1      // _controlHub

    // [19 13 - 19 44]
//將_controlHub存到棧中
    IL_0049: ldloc.1      // _controlHub
//將0索引處的指針變量（即委託）存如棧中
    IL_004a: ldloc.0      // callback

//對對象調用後期綁定方法，而且將返回值推送到計算堆棧上。
//調用_controlHub中的CallBack方法，而在CallBack中會直接調用委託鏈上的方法
    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，指針變量棧，經過委託鏈來管理。存在棧上，委託的調用順序是隊列形式，即先進先出。給委託
增長方法時，本質是先實例化一個委託，再經過combine方法與原委託進行首尾結合（相似鏈表形式），最終
經過原委託的當前調用方法Invoke()，起始調用方法BeginInvoke(),最終調用方法EndInvoke()三個方法來管理委託鏈上的方法
調用。