C# Delegate & Event 시스템

델리게이트란 무엇인가

델리게이트(Delegate)는 메서드를 가리키는 타입 안전한 함수 포인터입니다. C의 함수 포인터와 달리 타입 검사가 컴파일 타임에 이루어지고, 인스턴스 메서드와 정적 메서드 모두 참조할 수 있습니다.

// 델리게이트 타입 선언
delegate int MathOperation(int a, int b);

// 메서드 정의
static int Add(int a, int b) => a + b;
static int Multiply(int a, int b) => a * b;

// 델리게이트 인스턴스 생성 및 호출
MathOperation op = Add;
Console.WriteLine(op(3, 4));   // 7

op = Multiply;
Console.WriteLine(op(3, 4));   // 12

---

델리게이트 내부 구조

컴파일러는 delegate 선언을 MulticastDelegate를 상속하는 클래스로 변환합니다.

// 컴파일러가 생성하는 대략적인 구조
sealed class MathOperation : MulticastDelegate
{
    public MathOperation(object target, IntPtr method) { ... }
    public virtual int Invoke(int a, int b) { ... }
    public IAsyncResult BeginInvoke(int a, int b, ...) { ... }
    public int EndInvoke(IAsyncResult result) { ... }
}

MulticastDelegate는 내부적으로 _invocationList 배열을 유지하여 여러 메서드를 체인으로 연결합니다.

---

멀티캐스트 델리게이트

+= 연산자로 여러 메서드를 하나의 델리게이트에 연결할 수 있습니다.

delegate void Notify(string message);

static void LogToConsole(string msg) => Console.WriteLine($"[Console] {msg}");
static void LogToFile(string msg)    => Console.WriteLine($"[File] {msg}");
static void LogToServer(string msg)  => Console.WriteLine($"[Server] {msg}");

Notify notifier = LogToConsole;
notifier += LogToFile;
notifier += LogToServer;

// 세 메서드가 순서대로 호출됨
notifier("시스템 시작");

반환값 주의사항

멀티캐스트 델리게이트에서 반환값이 있으면 마지막으로 호출된 메서드의 반환값만 얻을 수 있습니다.

delegate int Calculate(int x);

Calculate calc = x => x + 1;
calc += x => x * 2;
calc += x => x - 3;

int result = calc(5);  // 마지막 메서드만: 5 - 3 = 2

// 모든 반환값을 얻으려면 직접 열거
foreach (Calculate d in calc.GetInvocationList().Cast<Calculate>())
{
    Console.WriteLine(d(5));
}

---

event 키워드

event 키워드는 델리게이트 필드를 이벤트로 노출합니다. 외부에서 =(직접 할당)은 금지되고, +=/-=만 허용됩니다.

class Button
{
    // event 없이: 외부에서 = 로 모든 구독자를 날릴 수 있음
    public Action? Clicked_Unsafe;

    // event 있음: 외부에서는 += / -= 만 가능
    public event Action? Clicked;

    public void SimulateClick()
    {
        Clicked?.Invoke();
    }
}

var btn = new Button();

btn.Clicked += () => Console.WriteLine("구독자 A");
btn.Clicked += () => Console.WriteLine("구독자 B");

// 컴파일 오류: 외부에서 = 할당 불가
// btn.Clicked = () => Console.WriteLine("덮어씀");

btn.SimulateClick();
// 구독자 A
// 구독자 B

---

EventHandler 패턴

.NET 표준 이벤트 패턴은 EventHandler<TEventArgs>를 사용합니다.

// 이벤트 데이터 클래스
public class OrderEventArgs : EventArgs
{
    public int OrderId { get; init; }
    public decimal Amount { get; init; }
}

// 발행자 (Publisher)
public class OrderService
{
    public event EventHandler<OrderEventArgs>? OrderPlaced;

    public void PlaceOrder(int id, decimal amount)
    {
        // 주문 처리 로직 ...

        // 이벤트 발생 (null 조건 연산자로 구독자 없을 때 보호)
        OrderPlaced?.Invoke(this, new OrderEventArgs
        {
            OrderId = id,
            Amount  = amount
        });
    }
}

// 구독자 (Subscriber)
var service = new OrderService();

service.OrderPlaced += (sender, e) =>
{
    Console.WriteLine($"주문 {e.OrderId}: {e.Amount:C}");
};

service.PlaceOrder(1001, 59900);

---

Action, Func, Predicate

사용자 정의 델리게이트 대신 내장 제네릭 델리게이트를 활용합니다.

// Action: 반환값 없음 (void)
Action<string> log = msg => Console.WriteLine(msg);
Action<int, int> print = (a, b) => Console.WriteLine(a + b);

// Func: 마지막 타입 매개변수가 반환 타입
Func<int, int, int> add = (a, b) => a + b;
Func<string, bool> isLong = s => s.Length > 10;

// Predicate: bool 반환 (Where 등에서 사용)
Predicate<int> isEven = n => n % 2 == 0;
bool result = isEven(4);  // true

// List의 FindAll은 Predicate를 사용
var evens = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5 }.FindAll(isEven);

---

약한 이벤트 패턴 (Memory Leak 방지)

이벤트 구독은 강한 참조를 생성합니다. 구독 해제 없이 구독자가 사라지면 메모리 누수가 발생합니다.

// 문제 상황
class EventSource
{
    public event Action? Updated;
}

class Subscriber
{
    public Subscriber(EventSource source)
    {
        // 람다가 source.Updated에 강한 참조를 유지
        source.Updated += OnUpdate;
    }

    private void OnUpdate() => Console.WriteLine("업데이트");

    // Dispose 없이 Subscriber가 GC 되어도
    // source.Updated가 OnUpdate를 참조 → Subscriber 메모리 해제 안 됨
}

// 해결책 1: 명시적 구독 해제
class SafeSubscriber : IDisposable
{
    private readonly EventSource _source;

    public SafeSubscriber(EventSource source)
    {
        _source = source;
        _source.Updated += OnUpdate;
    }

    private void OnUpdate() => Console.WriteLine("업데이트");

    public void Dispose()
    {
        _source.Updated -= OnUpdate;
    }
}

// 사용
using var sub = new SafeSubscriber(eventSource);

---

델리게이트와 람다의 관계

람다 표현식은 컴파일러가 익명 메서드 또는 표현식 트리로 변환합니다.

// 클로저: 외부 변수 캡처
int multiplier = 3;
Func<int, int> triple = x => x * multiplier;

// 컴파일러가 생성하는 대략적인 코드
class Closure
{
    public int multiplier;
    public int Method(int x) => x * multiplier;
}

var closure = new Closure { multiplier = 3 };
Func<int, int> triple = closure.Method;

클로저는 변수 값이 아닌 변수 자체를 캡처합니다.

var actions = new List<Action>();
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
    int captured = i;  // 루프 변수를 지역 변수에 복사
    actions.Add(() => Console.WriteLine(captured));
}

foreach (var a in actions) a();
// 0, 1, 2 (captured를 복사하지 않으면 모두 3)

---

스레드 안전 이벤트 호출

멀티스레드 환경에서 이벤트 호출 시 null 검사와 호출 사이에 구독 해제가 일어날 수 있습니다.

// 위험: null 검사 후 Invoke 사이에 다른 스레드가 -= 할 수 있음
if (Updated != null)
    Updated();  // NullReferenceException 가능

// 안전: 로컬 변수에 복사 (C# 6+ null 조건 연산자 권장)
Updated?.Invoke();

// 또는 명시적 복사
var handler = Updated;
handler?.Invoke();

---

정리

개념	설명
delegate	타입 안전한 함수 포인터. MulticastDelegate 기반
event	외부 = 할당 금지. 캡슐화된 델리게이트
Action/Func	내장 제네릭 델리게이트. 커스텀 정의 불필요
멀티캐스트	+= 로 여러 메서드 연결. 반환값은 마지막 것만
메모리 누수	구독 해제(-=) 또는 IDisposable 패턴으로 방지

델리게이트와 이벤트는 C# 리액티브 프로그래밍, 옵저버 패턴, UI 프레임워크의 근간을 이룹니다. 내부 구조를 이해하면 메모리 누수나 경쟁 조건 같은 미묘한 버그를 사전에 방지할 수 있습니다.