C# 기초 정리 8 - 델리게이트, 람다 및 LINQ

woollim·2024년 9월 23일

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1. 델리게이트와 이벤트

○ 델리게이트(Delegate) 란?

public delegate 반환형 델리게이트이름(매개변수);

델리게이트(delegate)는 메서드를 참조하는 할 수 있는 형식(type)
(메서드의 포인터라고 할 수 있음)
다른 프로그래밍 언어에서는 함수 포인터라는 용어를 사용하기도 함. 동일한 기능은 아니고 비슷한 기능
델리게이트를 이용하면 메서드를 매개변수로 전달하거나 변수에 할당할 수 있음
델리게이트는 여러 메서드를 연결할 수 있으며, 필요에 따라 다른 메서드를 호출할 수 있음
마치 사용자 자료형 선언 같네?
- 델리게이트 선언은 새로운 자료형을 정의하는 것과 매우 유사함
- 델리게이트는 특정한 형식의 메서드를 참조할 수 있는 타입을 정의하는 것이기 때문
- 델리게이트 자체가 사용자 정의 자료형과 비슷하게 작동함
- 즉, 델리게이트 타입은 특정한 서명을 가진 메서드들을 가리킬 수 있는 타입이라고 할 수 있음

○ 델리게이트 특징

델리게이트는 일반적으로 메서드를 참조하는 데 사용됨
메서드 체인을 만들어 여러 메서드를 한꺼번에 호출할 수 있음
사용자(개발자)가 델리게이트에 직접 메서드를 추가하거나 제거할 수 있음
직접적으로 실행될 수 있으며, 실행 순서도 관리 가능함

public delegate void MyDelegate(string message);

class Program
{
    static void Main()
    {
        MyDelegate del = PrintMessage;
        del += PrintAnotherMessage; // 메서드 체인 추가
        del("Hello, World!"); // 두 개의 메서드가 호출됨
    }

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

    static void PrintAnotherMessage(string message)
    {
        Console.WriteLine("Another: " + message);
    }
}

○ 델리게이트 사용예제

메서드 등록해서 사용하기

delegate int Calculate(int x, int y);

static int Add(int x, int y)
{
    return x + y;
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        // 메서드 등록
        Calculate calc = Add;

        // 델리게이트 사용
        int result = calc(3, 5);
        Console.WriteLine("결과: " + result);
    }
}

하나 이상의 메서드 등록하기
- 메소드(기능)을 추가할 수 있음

delegate void MyDelegate(string message);

static void Method1(string message)
{
    Console.WriteLine("Method1: " + message);
}

static void Method2(string message)
{
    Console.WriteLine("Method2: " + message);
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        // 델리게이트 인스턴스 생성 및 메서드 등록
        MyDelegate myDelegate = Method1;
        myDelegate += Method2;

        // 델리게이트 호출
        myDelegate("Hello!");

        Console.ReadKey();
    }
}

○ 이벤트(event) 란?

이벤트는 델리게이트에 기반한 메커니즘
객체가 특정 상황에서 다른 객체에게 알림을 보낼 수 있는 기능을 제공함
주로 발생자(event publisher)가 구독자(event subscriber)에게 특정 동작이나 상태 변경을 알릴 때 사용됨

○ 이벤트 특징

이벤트는 델리게이트와 비슷하지만, 더 제한적인 방식으로 동작함
이벤트 구독자는 이벤트 핸들러 메서드를 추가하거나 제거할 수 있지만, 이벤트 자체를 외부에서 직접 호출할 수 없음.
호출은 이벤트를 선언한 클래스 내에서만 가능함
보통 클래스 외부에서는 이벤트에 메서드를 구독(subscribe)하거나 해지(unsubscribe)만 할 수 있음

public delegate void MyDelegate(string message);

class Publisher
{
    public event MyDelegate MyEvent;

    public void RaiseEvent(string message)
    {
        if (MyEvent != null)
            MyEvent(message); // 이벤트를 발생시킴
    }
}

class Subscriber
{
    public void OnMyEvent(string message)
    {
        Console.WriteLine("Event received: " + message);
    }
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        Publisher pub = new Publisher();
        Subscriber sub = new Subscriber();

        pub.MyEvent += sub.OnMyEvent; // 구독

        pub.RaiseEvent("Hello, Event!"); // 이벤트 발생
    }
}

○ 이벤트 사용예제

공격 콜백 받기😥
- 다음 예제에서는 event 를 붙여서 사용함
- event는 할당연산자( = )를 사용할 수 없으며( += )와 ( -= )만 사용할 수 있음, 클래스 외부에서는 직접 이벤트를 호출할 수 없음
- 조금 더 보안성을 높이고 캡슐화 한 것

// 델리게이트 선언
public delegate void EnemyAttackHandler(float damage);

// 적 클래스
public class Enemy
{
    // 공격 이벤트
    public event EnemyAttackHandler OnAttack;

    // 적의 공격 메서드
    public void Attack(float damage)
    {
        // 이벤트 호출
        // Invoke() 함수 실행 콜
        // ? 는 null 조건부 연산자, 자세한 설명은 바로 밑에
        OnAttack?.Invoke(damage);
				// null 조건부 연산자, null이면 실행안함. null아니면 실행
				// null 참조가 아닌 경우에만 멤버에 접근하거나 메서드를 호출
    }
}

// 플레이어 클래스
public class Player
{
    // 플레이어가 받은 데미지 처리 메서드
    public void HandleDamage(float damage)
    {
        // 플레이어의 체력 감소 등의 처리 로직
        Console.WriteLine("플레이어가 {0}의 데미지를 입었습니다.", damage);
    }
}

// 게임 실행
static void Main()
{
    // 적 객체 생성
    Enemy enemy = new Enemy();

    // 플레이어 객체 생성
    Player player = new Player();

    // 플레이어의 데미지 처리 메서드를 적의 공격 이벤트에 추가
    enemy.OnAttack += player.HandleDamage;

    // 적의 공격
    enemy.Attack(10.0f);
}

○ 델리게이트와 이벤트 차이점

델리게이트는 좀 더 유연하고 자유롭게 메서드를 다룰 수 있음
이벤트는 [구독-발행] 패턴에서 좀 더 안전하고 제한된 방법으로 동작하게 설계된 것

2. 람다 ( Lambda )

○ 람다란?

람다(lambda)는 익명 메서드를 만드는 방법
람다를 사용하면 메서드의 이름 없이 메서드를 만들 수 있음
참조만을 가지고 컨트롤 함
주로 간결한 형태로 델리게이트, 이벤트 또는 LINQ와 함께 사용됨
람다는 델리게이트를 사용하여 변수에 할당하거나, 메서드의 매개변수로 전달할 수 있음
간편히 사용할 수 있는 기능을 주로 구현

○ 람다 장점

간결성 : 람다 표현식을 사용하면 간단한 코드를 더 간결하게 작성할 수 있음
유연성 : 메서드를 따로 선언하지 않고도 델리게이트와 같은 기능을 수행할 수 있어 코드를 더 쉽게 유지보수할 수 있음
LINQ와의 통합 : 람다 표현식은 LINQ에서 필터링, 매핑, 정렬 등 다양한 작업을 수행할 때 매우 유용함
람다 표현식은 C#의 함수형 프로그래밍 스타일을 지원하며, 델리게이트와 함께 더 효율적이고 간결한 코드를 작성할 수 있도록 도움

○ 람다 구현

(매개변수) => 표현식
=> 연산자는 람다 연산자라고 하며, 왼쪽은 입력 파라미터, 오른쪽은 본문(실행될 코드)
매개변수의 자료형은 생략 가능하며, 컴파일러가 문맥에 따라 추론함
본문은 간단한 표현식일 수도 있고, 여러 줄로 이루어진 구문 블록일 수도 있음
여러줄의 본문 내용이 필요하다면 표현식에 중괄호를 씌우면 됨
매개변수 있는 예시

Calculate calc = (x, y) => 
{	
		return x + y;
};    // 중괄호 이용

Calculate calc = (x, y) => x + y;    // 단문 이용

매개변수 없는 예시

() => Console.WriteLine("Hello, World!")

매개변수가 하나일 때 매개변수가 하나만 있을 경우 괄호를 생략할 수 있음

x => x * 2

블록 본문을 가진 람다 표현식이 한 줄이 아닐 경우 중괄호 {}로 블록을 사용해 여러 줄로 작성할 수 있음

(x, y) => {
    int result = x + y;
    return result;
}

○ 람다 예시

델리게이트와 람다, 람다 표현식은 델리게이트와 함께 많이 사용됨.
예를 들어, 델리게이트에 람다 표현식을 할당할 수 있음.
여기서 Func<int, int>는 입력으로 int를 받고 출력으로 int를 반환하는 델리게이트.
x => x * 2는 x를 받아 x에 2를 곱하는 람다 표현식입니다.

Func<int, int> square = x => x * 2;
Console.WriteLine(square(5)); // 출력: 10

이벤트 핸들러에서의 람다 이벤트 핸들러에서도 익명 메서드를 대신해 람다 표현식을 사용할 수 있음

button.Click += (sender, args) => {
    Console.WriteLine("Button clicked!");
};

LINQ와 람다, 람다 표현식은 LINQ 쿼리에서 자주 사용됨.
LINQ 메서드 구문은 람다 표현식을 사용하여 데이터를 필터링, 정렬 및 변환할 수 있음

List<int> numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5 };
var evenNumbers = numbers.Where(x => x % 2 == 0).ToList();
// 짝수 필터링: { 2, 4 }

List<int> numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5 };

// 람다 표현식을 사용해 짝수만 필터링
var evenNumbers = numbers.Where(x => x % 2 == 0);

foreach (var number in evenNumbers)
{
    Console.WriteLine(number); // 출력: 2, 4
}

○ 람다 심화 사용예제

using System;

// 델리게이트 선언
delegate void MyDelegate(string message);

class Program
{
    static void Main()
    {
        // 델리게이트 인스턴스 생성 및 람다식 할당
        MyDelegate myDelegate = (message) =>
        {
            Console.WriteLine("람다식을 통해 전달된 메시지: " + message);
        };

        // 델리게이트 호출
        myDelegate("안녕하세요!");

        Console.ReadKey();
    }
}

게임의 분기 시작을 알리기

// 델리게이트 선언
public delegate void GameEvent();

// 이벤트 매니저 클래스
public class EventManager
{
    // 게임 시작 이벤트
    public event GameEvent OnGameStart;

    // 게임 종료 이벤트
    public event GameEvent OnGameEnd;

    // 게임 실행
    public void RunGame()
    {
        // 게임 시작 이벤트 호출
        OnGameStart?.Invoke();

        // 게임 실행 로직

        // 게임 종료 이벤트 호출
        OnGameEnd?.Invoke();
    }
}

// 게임 메시지 클래스
public class GameMessage
{
    public void ShowMessage(string message)
    {
        Console.WriteLine(message);
    }
}

// 게임 실행
static void Main()
{
    // 이벤트 매니저 객체 생성
    EventManager eventManager = new EventManager();

    // 게임 메시지 객체 생성
    GameMessage gameMessage = new GameMessage();

    // 게임 시작 이벤트에 람다 식으로 메시지 출력 동작 등록
    eventManager.OnGameStart += () => gameMessage.ShowMessage("게임이 시작됩니다.");

    // 게임 종료 이벤트에 람다 식으로 메시지 출력 동작 등록
    eventManager.OnGameEnd += () => gameMessage.ShowMessage("게임이 종료됩니다.");

    // 게임 실행
    eventManager.RunGame();
}

3. Func과 Action

○ Func, Action 란?

Func과 Action은 델리게이트를 대체하는 미리 정의된 제네릭 형식
C#에서 델리게이트(Delegate)를 간편하게 사용할 수 있도록 제공되는 제네릭 델리게이트 타입
Func 및 Action은 제네릭 형식으로 미리 정의되어 있어 매개변수와 반환 타입을 간결하게 표현할 수 있음
이 둘은 함수나 메서드를 변수처럼 취급할 수 있게 해주며, 각각 리턴값이 있는 경우와 없는 경우에 주로 사용됨
미리 정의되어 있기 때문에 더 안전하고 간결함

○ Func

Func는 반환값이 있는 메서드를 위한 델리게이트
입력 파라미터와 반환값의 형식을 지정할 수 있음
입력 매개변수는 0개 이상, 최대 16개까지 받을 수 있음
- 마지막 제네릭 형식 매개변수는 반환 타입을 나타냄
- 예를 들어, Func<int, string>는 int를 입력으로 받아 string을 반환하는 메서드를 나타냄
Func를 주로 이용하는 때
- 리턴값이 있는 메서드를 델리게이트로 사용하고 싶을 때
- 함수 포인터를 사용해야 할 때, 메서드나 기능을 인수로 넘겨주고 싶을 때
- LINQ 메서드와 함께 조건이나 변환을 표현할 때

○ Func 예시

두 숫자를 더하는 함수

Func<int, int, int> add = (x, y) => x + y;
Console.WriteLine(add(3, 4)); // 출력: 7

입력 없이 현재 시간을 반환

Func<DateTime> getCurrentTime = () => DateTime.Now;
Console.WriteLine(getCurrentTime()); // 현재 시간 출력

복잡한 작업을 람다로 표현

Func<int, int, bool> isGreater = (x, y) => x > y;
Console.WriteLine(isGreater(10, 5)); // 출력: True

○ Action

Action은 값을 반환하지 않는 메서드를 나타내는 델리게이트
void 리턴 타입을 가진 메서드에 해당하며, 입력 매개변수만 있음
최대 16개의 입력 파라미터를 받을 수 있음
- 예를 들어, Action<int, string>은 int와 string을 입력으로 받고, 아무런 값을 반환하지 않는 메서드를 나타냄
Action을 주로 이용하는 때
- 리턴값이 필요 없는 작업을 수행할 때, 즉 부수 효과(Side Effect)만 있을 때
- 반환값이 없는 콜백이나 이벤트 핸들러를 사용할 때
- 메서드를 인수로 전달하면서 해당 메서드가 어떤 결과를 반환하지 않아도 될 때

  // 이벤트 핸들러로서의 예시
  Action onButtonClick = () => Console.WriteLine("Button clicked!");
  onButtonClick();

○ Action 예시

두 숫자를 더한 결과를 출력

Action<int, int> printSum = (x, y) => Console.WriteLine(x + y);
printSum(3, 4); // 출력: 7

메시지를 출력하는 함수

Action<string> printMessage = message => Console.WriteLine(message);
printMessage("Hello, World!"); // 출력: Hello, World!

매개변수가 없는 경우

Action sayHello = () => Console.WriteLine("Hello!");
sayHello(); // 출력: Hello!

○ 심화 사용예제

Func 예제

// Func를 사용하여 두 개의 정수를 더하는 메서드
int Add(int x, int y)
{
    return x + y;
}

// Func를 이용한 메서드 호출
Func<int, int, int> addFunc = Add;
int result = addFunc(3, 5);
Console.WriteLine("결과: " + result);

Action 예제

// Action을 사용하여 문자열을 출력하는 메서드
void PrintMessage(string message)
{
    Console.WriteLine(message);
}

// Action을 이용한 메서드 호출
Action<string> printAction = PrintMessage;
printAction("Hello, World!");

활용 예제

class GameCharacter
{
    private Action<float> healthChangedCallback;

    private float health;

    public float Health
    {
        get { return health; }
        set
        {
            health = value;
            healthChangedCallback?.Invoke(health); // HP가 변할때마다 알아서 호출이 됨
        }
    }

    public void SetHealthChangedCallback(Action<float> callback)
    {
        healthChangedCallback = callback;
    }
}

// 게임 캐릭터 생성 및 상태 변경 감지
GameCharacter character = new GameCharacter();
character.SetHealthChangedCallback(health =>
{
    if (health <= 0)
    {
        Console.WriteLine("캐릭터 사망!");
    }
});

// 캐릭터의 체력 변경
character.Health = 0;

종합예시

class Program
{
    static void Main()
    {
        // Func: 두 수를 더하고 결과를 반환
        Func<int, int, int> add = (a, b) => a + b;
        int result = add(10, 20);
        Console.WriteLine(result); // 출력: 30

        // Action: 두 수를 더한 결과를 출력 (반환값 없음)
        Action<int, int> printSum = (a, b) => Console.WriteLine(a + b);
        printSum(10, 20); // 출력: 30
    }
}

○ Func와 Action 차이점

Func은 반환값이 있는 경우에 사용되며, 입력 매개변수와 반환값을 모두 정의할 수 있음
Action은 반환값이 없는 경우에 사용되며, 주로 입력 매개변수를 받고 부수적인 작업(출력, 상태 변경 등)을 수행함
둘 다 델리게이트의 역할을 간편하게 처리할 수 있도록 도와주며, 람다 표현식이나 LINQ에서 매우 유용하게 사용됨

4. LINQ (Language Integrated Query)

○ LINQ란?

.NET 프레임워크에서 제공되는 쿼리 언어 확장
데이터 소스(예: 컬렉션, 데이터베이스, XML 문서 등)에서 데이터를 쿼리하고 조작하는데 사용됨
데이터베이스 쿼리와 유사한 방식으로 데이터를 필터링, 정렬, 그룹화, 조인 등 다양한 작업을 수행할 수 있음
LINQ는 객체, 데이터베이스, XML 문서 등 다양한 데이터 소스를 지원함

○ 구조

var result = from 변수 in 데이터소스   // foreacn 문과 비슷하게 데이터 하나씩 꺼내옴
             [where 조건식]
             [orderby 정렬식 [, 정렬식...]]
             [select 식];

var 키워드는 결과 값의 자료형을 자동으로 추론
from 절에서는 데이터 소스를 지정
where 절은 선택적으로 사용하며, 조건식을 지정하여 데이터를 필터링함
orderby 절은 선택적으로 사용하며, 정렬 방식을 지정
select 절은 선택적으로 사용하며, 조회할 데이터를 지정

○ 간단한 예제

// 데이터 소스 정의 (컬렉션)
List<int> numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5 };

// 쿼리 작성 (선언적인 구문)
var evenNumbers = from num in numbers
                  where num % 2 == 0
                  select num;

// 쿼리 실행 및 결과 처리
foreach (var num in evenNumbers)
{
    Console.WriteLine(num);
}

5. 델리게이트, 이벤트, 펑크, 액션은 각각 언제 쓰이는걸까

○ 델리게이트

런타임에 호출할 메서드를 동적으로 결정해야 할 때
콜백 패턴을 구현할 때
여러 메서드를 체인으로 연결해 한꺼번에 호출해야 할 때
메서드 호출을 다형성 있게 처리하고자 할 때

○ 이벤트

구독-발행(Publisher-Subscriber) 패턴을 구현할 때
객체가 상태 변화나 특정 동작을 알릴 때
이벤트 발생자는 외부에서 메서드를 호출하지 못하게 하고, 내부에서만 호출을 허용해야 할 때
GUI 프로그램에서 버튼 클릭, 데이터 변경 등 특정 동작을 구독하고 반응해야 할 때
주로 GUI 이벤트 처리, 비동기 작업 완료 시 알림 등에 사용

○ Func

메서드가 반환값을 가지는 경우에 메서드를 인수로 전달할 때
주로 LINQ, 람다 표현식 등과 함께 사용
계산, 처리, 조건 평가 등과 같이 결과값을 반환해야 하는 메서드를 동적으로 처리할 때
Func는 여러 입력을 받아서 결과를 반환해야 하는 모든 상황에서 유용하게 사용

○ Action

반환값이 필요 없는 경우에 메서드를 인수로 전달할 때
부수 효과(Side Effect)를 일으키는 코드에서 주로 사용 (예: 출력, 로그 작성, 상태 변경 등)
이벤트 핸들러, 콜백에서 반환값이 필요하지 않을 때
비동기 작업의 완료 처리를 정의할 때
Action은 주로 출력, 상태 변경 등의 부수적인 작업을 수행할 때 적합

○ 요약

woollim

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C# 기초 정리 7 - 예외 처리 및 값형과 참조형

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C# 기초 정리 8 - 델리게이트, 람다 및 LINQ

C#

1. 델리게이트와 이벤트

○ 델리게이트(Delegate) 란?

○ 델리게이트 특징

○ 델리게이트 사용예제

○ 이벤트(event) 란?

○ 이벤트 특징

○ 이벤트 사용예제

○ 델리게이트와 이벤트 차이점

2. 람다 ( Lambda )

○ 람다란?

○ 람다 장점

○ 람다 구현

○ 람다 예시

○ 람다 심화 사용예제

3. Func과 Action

○ Func, Action 란?

○ Func

○ Func 예시

○ Action

○ Action 예시

○ 심화 사용예제

○ Func와 Action 차이점

4. LINQ (Language Integrated Query)

○ LINQ란?

○ 구조

○ 간단한 예제

5. 델리게이트, 이벤트, 펑크, 액션은 각각 언제 쓰이는걸까

○ 델리게이트

○ 이벤트

○ Func

○ Action

○ 요약

C# 기초 정리 7 - 예외 처리 및 값형과 참조형

C# 기초 정리 9 - 고급 자료형 및 기능

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