问题

C#的Delegate 为什么没在其他主流语言中普及?

回答
C 的委托(Delegate)确实是一个在某些方面颇为独特的设计,它的普及度在其他主流语言中不如 C 本身那样高,这背后有多方面的原因,并非单一技术优劣就能完全解释。我们可以从几个层面来深入探讨一下。

首先,需要理解委托在 C 中的核心作用。委托本质上是一种类型安全的方法指针。它定义了一个方法的签名(返回类型和参数类型),然后可以指向任何具有相同签名的方法。这使得你可以将方法作为参数传递,或者将方法存储在变量中,甚至创建方法集合。这在事件处理、回调函数、异步编程等方面提供了极大的便利和灵活性。

那么,为什么这种“类型安全的函数指针”没有在其他主流语言中像 C 那样成为核心概念并广泛普及呢?

1. 历史演进与设计哲学差异:

许多其他主流语言,比如 Java,在 C 出现之前就已经存在了很长一段时间,并且已经形成了自己成熟的生态系统和设计哲学。Java 在早期设计时,更侧重于纯粹的面向对象,虽然也有回调的概念,但实现方式是通过接口。例如,一个异步操作的回调,你会定义一个接口,然后创建一个实现该接口的匿名内部类或者普通类来处理。这种方式虽然可行,但相比 C 的委托,在语法上稍微繁琐一些。

Java 后来引入了 Lambda 表达式和函数式接口,这在一定程度上弥补了委托在表达简洁性上的优势,但它仍然是将函数式编程的概念“嵌入”到现有的面向对象体系中,而非像 C 委托那样,一开始就将其视为一种独立且重要的数据类型。

Python 语言则天生就支持函数作为一等公民,可以直接传递和赋值。Python 的函数本身就可以被看作是一种“委托”,语法上更加直接和自然。例如,你可以直接将一个函数名赋值给一个变量,然后调用这个变量。这种“动态的”特性,在某些场景下比 C 委托的“静态”定义更加灵活,但也可能牺牲一些类型安全性(尽管 Python 也在努力加强类型提示)。

2. C 的“面向对象+”策略:

C 的设计目标之一就是提供一种既强大又易于使用的语言,它融合了面向对象的思想,同时也积极拥抱了函数式编程和泛型等现代语言特性。委托的引入,可以看作是 C 在早期设计时,为了解决一些在传统面向对象语言中实现起来比较棘手的场景而做出的创新。它是一种“语言原生”的支持,而不是通过库或者某种“附加”的语法糖来实现。

例如,在 C 中定义一个事件,委托是必不可少的组成部分。事件发布者通过委托来引用监听器,这是一种非常优雅和清晰的模式。而其他语言可能需要更迂回的方式来实现类似的功能,或者依赖于特定的事件处理框架。

3. 语言本身的特性与其他替代方案:

Java 的接口与匿名内部类: 如前所述,Java 长期以来依赖于接口来实现回调。虽然不如委托简洁,但接口在 Java 的生态中已经根深蒂固,并且通过匿名内部类,也提供了相对紧凑的语法。Java 8 引入的 Lambda 表达式和函数式接口,更是极大地提升了表达力,使得其在很多场景下可以替代委托。
Python 的函数作为一等公民: Python 的函数可以直接赋值、传递、作为参数等,这使得它在某些方面比 C 委托更直接。Python 的设计哲学更偏向于“即时性”和“易读性”,委托这种显式的类型定义,在 Python 社区看来可能显得有些“过度设计”。
JavaScript 的函数: JavaScript 也是一种函数即一等公民的语言。函数可以作为值在任何地方传递,这使得 JavaScript 在事件处理和回调方面非常灵活。JavaScript 的弱类型特性也让函数传递更加自由,但同样伴随着类型安全方面的挑战。
C++ 的函数指针与 `std::function`: C++ 有函数指针,可以指向函数。但 C++ 的函数指针在类型安全性上不如 C 委托,并且使用起来也更底层。后来 C++ 标准库引入了 `std::function`,它是一个更强大、更通用的函数包装器,可以存储函数、lambda 表达式、函数对象等,功能上与 C 委托有相似之处,但其实现和使用方式仍然有其 C++ 的风格。

4. 学习曲线与生态系统:

对于一个新语言的特性,其普及程度也与其学习曲线和在现有生态系统中的适应性有关。C 委托的引入,对于已经熟悉 C 语法和概念的开发者来说,是自然而然的。但对于其他语言的开发者,需要理解委托这个新的概念,以及它在 C 中所扮演的角色,这需要一定的学习成本。

此外,语言的生态系统和框架也起着决定性作用。如果一个语言的主要框架和库都围绕着某种特定的模式(例如 Java 的接口回调),那么引入一种新的、可能与之不完全兼容的概念,其推广就会遇到阻力。C 委托的强大,也体现在 .NET 框架对它的深度集成,使得委托成为构建 .NET 应用的基石之一。

总结来说, C 委托之所以在其他主流语言中没有像 C 本身那样“普及”,并非因为它是“不好”或“不实用”的。而是因为:

历史原因: 其他语言在 C 出现前已经有成熟的解决方案。
设计哲学差异: 不同语言的设计理念和侧重点不同。
替代方案的存在: 其他语言有自己的方式来实现类似的功能,有时甚至更直接(如 Python)。
生态系统的惯性: 语言的生态系统和框架会影响新特性的接受度。
C 的“原生”优势: C 将委托设计为语言的核心部分,并深度集成到框架中,使其在 C 生态中有独特的地位。

委托是一种非常优雅和强大的语言特性,它为 C 带来了很多便利。但“普及”与否,是一个多因素综合作用的结果,涉及技术设计、历史演进、生态系统以及开发者习惯等方方面面。

网友意见

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首先是delegate的设计其实是有一些历史问题的,并不能说是最好的一种设计。

一个典型的问题就在于所有的delegate实例都是MulticastDelegate类型的,但事实上多播委托的使用范围并没有那么大。更有意思的是多播委托本质上是个串行委托,委托方法是一个接一个的执行的。而实际应用场景中我们会遇到并发多播,异步多播,当某个出现错误时继续执行其他方法的多播委托,所有这些都是MulticastDelegate搞不定的。所以变得意义不大。

到今天为止MulticatsDelegate和+=的运算符重载还是多用于事件处理,而事件用默认的多播委托实现还会有可能导致对象不被释放的坑。



其次就是delegate这个概念意义并不大,尽管在强类型语言里面我们的确需要发明一种东西来描述函数签名,并将单个函数签名固化成一种强类型。但绝大多数时候专门去强调这个概念的意义并不大。很多语言都支持这个特性,但是一般可以直接用函数来描述就可以了,不必另外发明一个委托的概念。

另外就是传统的delegate强类型还有一个缺陷,即使两个delegate类型所代表的函数签名是一模一样的,那他们俩也是两个类型。这在实际运用中是个麻烦。如果你需要用到两个函数库,而这两个库分别将某个类型的函数签名定义了一个委托,即使你只需要写一个函数就能满足两个函数库的要求,但你仍然不得不莫名其妙的创建两个委托实例分别给到两个不同类型的委托对象。

这个缺陷直接催生了Func和Action系列的委托。

当Func和Action系列委托出现以及泛型委托类型参数的协变和逆变出现后,我们发现委托这个概念大部分时候变得很多余。

也就是说我们可以轻松地写出很多代码根本用不着了解委托这个概念,我们最终的着眼点还是函数签名。


但是别忘了泛型和匿名方法是C# 2.0才出现的(省略委托实例创建表达式直接用方法名称代替委托实例也是2.0才引入的),而泛型委托类型参数的协变和逆变是C#3.0才出现的,C#一直在发展的过程中。还有大家所说的lambda表达式也是3.0才引入的。


无论怎样,现在设计一个语言在语言内部保留委托的概念是很正常的,但是再花时间去把这个概念作为亮点来介绍,以及专门去学习和阐述是没有什么意义的。

即使是Java,其实那个SAM Type就是委托的别名,或者换句话说delegate就是SAM Type的别名和语法糖。


当然不管怎么样,C#的delegate语法相较于C/C++的函数指针的语法是一个巨大的飞越,而委托这种语法糖也远比所谓的SAM Type直观和简便



当然我也看到很多人说委托的学习成本太高,我想说其实OOP和强类型编程语言的学习成本本来就略高于平均智商水平,早日发现并作出正确的选择是非常对的。

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