“协变”、“逆变”与Delegate类型转换
我在发表了《Delegate如何进行类型转换？》之后又想到了其他一些相关的东西，除了简单地分析如何通过Emit实现EventHandler的类型转换之外，还加上关于Delegate“协变”与“逆变”的一些东西，算是对前一篇文章的完善。
目录 一、从Delegate的“协变”与“逆变”说起 二、EventHandler<TEventArgs>是否换一种定义方式更好？ 三、“统一的事件注册”能否应用于一般形式？ 四、通过Emit实现EventHandler的类型转换 五、最简单的转换方式
一、从Delegate的“协变”与“逆变”说起
根据Delegate“协变”与“逆变”的原理，对于两个具有相同声明的两个Delegate（A和B），如果B的所有输入（输入参数）类是A的子类或者类型相同，而A的输出（返回值、输出参数）类型是B的子类或者类型相同，那么在B能够使用的地方A也能够使用。我们在定义泛型Delegate的时候可以利用C#“协变”与“逆变”，使类型为A对象能够赋值给类型为B的变量。具体来说，我们需要将输出定义为协变体（通过out关键字），而将输入定义为逆变体（通过in关键字）。比如我们熟悉的Func<T, TResult>的定义：
1: public delegate TResult Func<in T, out TResult>(T arg);如下面的代码片断所示，自定义类型Bar是Foo的子类，那么我们就可以将一个Func<Foo, Bar> 对象赋值给Func<Bar, Foo>变量。换言之，Func<Bar, Foo>能够使用的地方，Func<Foo, Bar> 就可以使用。
1: class Program
2: {
3: static void Main()
4: {
5: Func<Foo, Bar> getBarByFoo = foo => new Bar();
6: Func<Bar, Foo> GetFooByBar = getBarByFoo;
7: }
8: }
9: class Foo { }
10: class Bar : Foo { }二、EventHandler<TEventArgs>是否换一种定义方式更好？
事件（Event）是Delegate一项重要的使用领域，一般情况下事件成员的类型都是EventHandler。如果具有特殊的EventArgs类型，我们倾向于使用泛型的EventHandler<TEventArgs>。EventHandler和EventHandler<TEventArgs>这两个特殊的Delegate类型定义如下，两者是没有任何关系的。
1: public delegate void EventHandler(object sender, EventArgs e);
2: public delegate void EventHandler<TEventArgs>(object sender, TEventArgs e);根据Delegate“协变”与“逆变”的原理，对于EventHandler<TEventArgs>，其实应该将作为输入参数类型的TEventArgs定义成逆变形式，像下面一样：
1: public delegate void EventHandler<in TEventArgs>(object sender, TEventArgs e) where TEventArgs: EventArgs;如果是这样的话，EventHandler<EventArgs>就可以用于处理任意EventHandler<TEventArgs>类型的事件了。假设我们需要注册一个全局的EventHandler，让它在某个对象任何一个事件触发的时候被执行，如果我们能够保证所有的事件类型都是通过协变形式定义的EventHandler<TEventArgs>，我们可以按照如下的方式对目标对象的所有事件进行注册：
1: public static class EventRegistry<T>
2: {
3: public static void Register(T target, EventHandler<EventArgs> eventHandler)
4: {
5: foreach (EventInfo eventInfo in typeof(T).GetEvents())
6: {
7: eventInfo.AddEventHandler(target, eventHandler);
8: }
9: }
10: }假设我们具有如下一个类型Foo，它具有三个事件Bar、Baz和Qux，对应的类型分别是EventHandler<BarEventArgs>、EventHandler<BazEventArgs>和EventHandler<QuxEventArgs>，当方法RaiseEvents执行的时候，被注册的事件被触发。
1: public class BarEventArgs : EventArgs
2: { }
3: public class BazEventArgs : EventArgs
4: { }
5: public class QuxEventArgs : EventArgs
6: { }
7:
8: public class Foo
9: {
10: public event EventHandler<BarEventArgs> Bar;
11: public event EventHandler<BazEventArgs> Baz;
12: public event EventHandler<QuxEventArgs> Qux;
13:
14: public void RaiseEvents()
15: {
16: if (null != Bar) Bar(this, new BarEventArgs());
17: if (null != Baz) Baz(this, new BazEventArgs());
18: if (null != Qux) Qux(this, new QuxEventArgs());
19: }
20: }比如现在我们需要在Foo对象的任何一个事件触发的时候进行相应的日志记录，我们只需要利用上面定义的EventRegistry<T>对创建的Foo对象进行批量事件注册。
1: public class Propgram
2: {
3: static void Main()
4: {
5: Foo foo = new Foo();
6: EventRegistry<Foo>.Register(foo, Log);
7: foo.RaiseEvents();
8: }
9: static void Log(object sender, EventArgs e)
10: {
11: Console.WriteLine("{0}: {1}", sender.GetType().Name, e.GetType().Name);
12: }
13: }三、“统一的事件注册”能否应用于一般形式？
原则上讲，事件可以是任意类型的Delegate，但是我们使用的事件一般具有如下两个共同点：
- 不具有返回类型，或者返回类型为void；
- 有且只有两个输入参数，其一个参数类型为Object，第二个类型是EventArgs的子类。
如果事件类型对于得Delegate并没有采用逆变方式定义，那么要求我们注册一个与之类型完全一致的Delegate。如果我们需要将一个EventHandler对象注册给某个对象任意类型的事件，我们就不得不将注册的EventHandler转换成具体事件的类型。如下所示的时借助于类型转换的EventRegistry<T>的定义，类型转换通过调用EventHandlerConverter的Convert方法来完成。
1: public static class EventRegistry<T>
2: {
3: public static void Register(T target, EventHandler eventHandler)
4: {
5: foreach (EventInfo eventInfo in typeof(T).GetEvents())
6: {
7: eventInfo.AddEventHandler(target, EventHandlerConverter.Convert(eventHandler, eventInfo.EventHandlerType));
8: }
9: }
10: }那么现在我们将Foo类型的三个事件类型定义成普通的Delegage：BarEventHandler、BazEventHandler和QuxEventHandler，实际上我们上面的代码依然可以执行。
1: public delegate void BarEventHandler(object sender, BarEventArgs e);
2: public delegate void BazEventHandler(object sender, BazEventArgs e);
3: public delegate void QuxEventHandler(object sender, QuxEventArgs e);
4:
5: public class Foo
6: {
7: public event BarEventHandler Bar;
8: public event BazEventHandler Baz;
9: public event QuxEventHandler Qux;
10: }四、通过Emit实现EventHandler的类型转换
我们通过Emit的形式实现了这个类型转换。如下面的代码片断所示，实现在EventHandlerConverter的静态方法Convert方法中的EventHandler与兼容Delegate类型之间的转换是通过“Emit”的机制实现，具体的实现逻辑如下面的代码片断所示。IsValidEventHandler方法用于验证指定的类型是否与EventHandler兼容（按照上面提及的标准进行验证），在Convert方法中我们通过Emit的方式创建了一个DynamicMethod 对象，并最终调用CreateDelegate方法将指定的Delegate对象转换成目标Delegate类型。泛型方法Convert<TDelegate>以强类型的方式指定转换的目标类型。
1: public static class EventHandlerConverter
2: {
3: public static bool IsValidEventHandler(Type eventHandlerType, out ParameterInfo[] parameters)
4: {
5: Guard.ArgumentNotNull(eventHandlerType, "eventHandlerType");
6: if (!typeof(Delegate).IsAssignableFrom(eventHandlerType))
7: {
8: parameters = new ParameterInfo[0];
9: return false;
10: }
11:
12: MethodInfo invokeMethod = eventHandlerType.GetMethod("Invoke");
13: if (invokeMethod.ReturnType != typeof(void))
14: {
15: parameters = new ParameterInfo[0];
16: return false;
17: }
18: parameters = invokeMethod.GetParameters();
19: if (parameters.Length != 2 || parameters[0].ParameterType != typeof(object))
20: {
21: return false;
22: }
23: if (!typeof(EventArgs).IsAssignableFrom(parameters[1].ParameterType))
24: {
25: return false;
26: }
27: return true;
28: }
29:
30: public static Delegate Convert(Delegate eventHandler, Type eventHandlerType)
31: {
32: Guard.ArgumentNotNull(eventHandler, "eventHandler");
33: Guard.ArgumentNotNull(eventHandlerType, "eventHandlerType");
34:
35: ParameterInfo[] destinationParameters;
36: if (!IsValidEventHandler(eventHandlerType, out destinationParameters))
37: {
38: throw new InvalidOperationException();
39: }
40:
41: if (eventHandler.GetType() == eventHandlerType)
42: {
43: return eventHandler;
44: }
45:
46: ParameterInfo[] sourceParameters;
47: if (!IsValidEventHandler(eventHandler.GetType(), out sourceParameters))
48: {
49: throw new InvalidOperationException();
50: }
51: Type[] paramTypes = new Type[destinationParameters.Length + 1];
52: paramTypes[0] = eventHandler.GetType();
53: for (int i = 0; i < destinationParameters.Length; i++)
54: {
55: paramTypes[i + 1] = destinationParameters[i].ParameterType;
56: }
57: DynamicMethod method = new DynamicMethod("WrappedEventHandler", null, paramTypes);
58: MethodInfo invoker = paramTypes[0].GetMethod("Invoke");
59: ILGenerator il = method.GetILGenerator();
60: il.Emit(OpCodes.Ldarg_0);
61: il.Emit(OpCodes.Ldarg_1);
62: il.Emit(OpCodes.Ldarg_2);
63: if (!sourceParameters[1].ParameterType.IsAssignableFrom(destinationParameters[1].ParameterType))
64: {
65: il.Emit(OpCodes.Castclass, sourceParameters[1].ParameterType);
66: }
67: il.Emit(OpCodes.Call, invoker);
68: il.Emit(OpCodes.Ret);
69: return method.CreateDelegate(eventHandlerType, eventHandler);
70: }
71:
72: public static TDelegate Convert<TDelegate>(Delegate eventHandler)
73: {
74: return (TDelegate)(object)Convert(eventHandler, typeof(TDelegate));
75: }
76: }五、最简单的转换方式
其实较之上面介绍的Emit的方式，还有一种最简单的方式，那就是按照如下的代码所示：直接调用Delegate的静态方法CreateDelegate：
1: public static class EventHandlerConverter
2: {
3: public static Delegate Convert(Delegate eventHandler, Type eventHandlerType)
4: {
5: Guard.ArgumentNotNull(eventHandler, "eventHandler");
6: Guard.ArgumentNotNull(eventHandlerType, "eventHandlerType");
7: return Delegate.CreateDelegate(eventHandlerType, eventHandler.Method);
8: }
9:
10: public static TDelegate Convert<TDelegate>(Delegate eventHandler)
11: {
12: return (TDelegate)(object)Convert(eventHandler, typeof(TDelegate));
13: }
14: }