Delegates, Action, Func, Predicate — разница и применение?
Что такое делегат
// Объявление типа делегата
public delegate decimal DiscountStrategy(decimal price, int quantity);
// Методы с подходящей сигнатурой
static decimal NoDiscount(decimal p, int q) => p * q;
static decimal BulkDiscount(decimal p, int q) => q >= 10 ? p * q * 0.9m : p * q;
// Использование
DiscountStrategy strategy = BulkDiscount;
decimal total = strategy(100m, 12); // 1080
decimal total2 = strategy.Invoke(100m, 12); // то же самоеКомпилятор генерирует для DiscountStrategy класс:
public sealed class DiscountStrategy : MulticastDelegate
{
public DiscountStrategy(object target, IntPtr method);
public virtual decimal Invoke(decimal price, int quantity);
public virtual IAsyncResult BeginInvoke(...); // не поддерживается в .NET Core
public virtual decimal EndInvoke(...);
}Встроенные делегаты
| Тип | Сигнатура | Пример применения |
|---|---|---|
Action |
void () |
Task.Run(Action), колбэки |
Action<T1..T16> |
void (T1, …) |
List<T>.ForEach, Parallel.For |
Func<TResult> |
TResult () |
Ленивые фабрики: Lazy<T>(Func<T>) |
Func<T1..T16, TResult> |
TResult (T1, …) |
LINQ: Select(Func<T,R>) |
Predicate<T> |
bool (T) |
List<T>.Find, RemoveAll |
Comparison<T> |
int (T, T) |
List<T>.Sort(Comparison<T>) |
EventHandler<TArgs> |
void (object?, TArgs) |
События |
Action<string> log = msg => Console.WriteLine($"[{DateTime.Now:T}] {msg}");
Func<int, int, int> add = (a, b) => a + b;
Func<Order, bool> isExpensive = o => o.Total > 1000;
Predicate<Order> isExpensive2 = o => o.Total > 1000;
// Func и Predicate с одинаковой сигнатурой — НЕ взаимозаменяемы:
// isExpensive2 = isExpensive; // ошибка компиляции — разные типы
isExpensive2 = new Predicate<Order>(isExpensive); // можно обернутьГде делегаты используются на практике
// 1. Стратегия без отдельных классов
public class PriceCalculator(Func<decimal, decimal> taxPolicy)
{
public decimal Total(decimal net) => net + taxPolicy(net);
}
// 2. Колбэки и конфигурация (паттерн Options в ASP.NET Core)
builder.Services.AddCors(options => options.AddPolicy("web", p => p.WithOrigins("https://app.example.com")));
// 3. Минимальные API: делегат — это обработчик эндпоинта
app.MapGet("/orders/{id}", (int id, IOrderService s) => s.GetAsync(id));
// 4. Ленивые вычисления
var config = new Lazy<Config>(() => LoadConfigFromDisk());
// 5. Фабрики в DI
builder.Services.AddSingleton<IClock>(sp => new SystemClock(sp.GetRequiredService<TimeProvider>()));Лямбды и замыкания
Когда лямбда использует внешнюю локальную переменную, компилятор создаёт класс-замыкание («display class») и переносит переменную в его поле:
int threshold = 100;
Func<Order, bool> filter = o => o.Total > threshold;
// Компилятор генерирует примерно:
sealed class DisplayClass
{
public int threshold;
public bool Lambda(Order o) => o.Total > threshold;
}
var closure = new DisplayClass { threshold = 100 }; // аллокация
Func<Order, bool> filter2 = closure.Lambda; // ещё аллокация (делегат)static-лямбды (C# 9)
// Гарантия, что лямбда ничего не захватывает → делегат кэшируется компилятором, без аллокаций
cache.GetOrAdd(key, static (k, arg) => CreateValue(k, arg), argument);Производительность
- Вызов делегата чуть дороже прямого вызова метода (косвенный вызов, обычно не инлайнится; Dynamic PGO частично это исправляет).
- Лямбда без захвата кэшируется в статическом поле — аллокация один раз.
- Лямбда с захватом — аллокация замыкания и делегата при каждом выполнении кода, где она создаётся. В горячих путях используйте
static-лямбды с передачей состояния через параметр.
Вопросы на засыпку
Чем делегат отличается от интерфейса с одним методом?
Делегат проще для одиночной операции и поддерживает лямбды и multicast. Интерфейс лучше, если операций несколько, нужна именованная абстракция в DI, состояние или расширяемость. В C# делегат — «лёгкая стратегия».
Что такое multicast delegate?
Делегат, содержащий список методов. a += b создаёт новый делегат с объединённым списком (делегаты неизменяемы). При вызове методы выполняются по порядку; возвращается результат последнего. Если один бросит исключение — последующие не вызовутся.
Что такое Expression<Func<T>> и чем отличается от Func<T>?
Func<T> — исполняемый код. Expression<Func<T>> — описание кода в виде дерева, которое можно проанализировать (EF Core переводит его в SQL) или скомпилировать в Func<T>.
Можно ли вызвать делегат асинхронно через BeginInvoke?
В .NET Core/.NET 5+ — нет, BeginInvoke бросает PlatformNotSupportedException. Используйте Task.Run(() => del()).
Итог
Делегаты — «указатели на функции» с типобезопасностью. Action — без результата, Func — с результатом, Predicate — наследие для bool(T). Помните, что лямбды с захватом переменных создают замыкания: это и мощный инструмент, и источник аллокаций и неожиданных ошибок.