【转载】C#扫盲之:带你掌握C#的扩展方法、以及探讨扩展方法的本质、注意事项
2017-12-04 11:08
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1、为什么需要扩展方法.NET3.5给我们提供了扩展方法的概念,它的功能是在不修改要添加类型的原有结构时,允许你为类或结构添加新方法。
思考:那么究竟为什么需要扩展方法呢,为什么不直接修改原有类型呢?
首先,假设我们的项目中有一个类,后来过了一段时间,我们明确的知道需要为该类添加一个新功能,考虑这个需求有两个解决办法:
(1)直接修改当前类的定义
这样做的缺点是,破坏向后的兼容性,可能以前使用的旧代码无法通过编译。比如说旧代码使用了一个Methed(int,int)的方法,但是为了满足新功能我们现在修改成了Methed(int,int,int),多增加了一个参数,这样原有的旧代码就无法通过编译。
(2)以当前类为基类进行派生,在子类中进行实现
这样做也有缺点,那就是假如功能需要修改时,我们需要维护两个地方,一个是父类,一个是子类,增加了代码维护工作量
这时,新的特性扩展方法解决了以上两个问题,并且还解决了当有些类的实现是第三方的,我们无法修改源代码情况下,以及某些类是不可继承的,无法派生的,这两种情况下任然可以使用扩展方法来添加新功能。使用扩展方法,可以在不创建子类和直接修改类型的情况下修改类型。
2、扩展方法怎么用2.1规则定义扩展方法必须遵守两个Static和一个this:
1.必须把扩展方法定义在静态类中,每个扩展方法也必须声明为静态的
2.所有扩展方法必须要使用this关键字对第一个参数进行修饰
扩展方法的实现如下图所示,我们要给StringBuilder系统类型扩展一个功能用于提取字符串对象中的某个字符的索引
2.1在实例层次上调用扩展方法在实例层次上调用扩展方法的意思就是,在被扩展对象的实例上进行调用而不是使用我们定义的静态类调用。具体怎样调用,请看一下代码。
usingSystem;
usingSystem.Collections.Generic;
usingSystem.Linq;
usingSystem.Text;
usingSystem.Threading.Tasks;
namespaceExStensionMethd
{
classProgram
{
staticvoidMain(string[]args)
{
StringBuildertmpStr=newStringBuilder("12323");
Console.WriteLine(tmpStr.StringIndef('2'));//这里我们使用的是StringBuilder的实例tmpStr来直接调用
Console.ReadKey();
}
}
///<summary>
///扩展方法静态类
///</summary>
staticclassExtionClass
{
publicstaticintStringIndef(thisStringBuilderstr,chartmpChar)
{
intindex=0;
for(;index<str.Length;index++)
{
if(str[index].Equals(tmpChar))
{
returnindex;
}
}
return-1;
}
}
}
说明:需要特别说明的是,扩展方法可以拥有多个参数,但第一个参数的位置始终是属于为扩展对象的,不能改变。也就是说只有第一个参数可以并且必须用this关键字修饰,其他的参数视为方法的普通参数。
[b]3、扩展方法的定义位置[/b]
定义扩展方法,也就是说定义扩展方法静态类时,我们必须为其指定命名空间,如果该命名空间与要使用扩展方法的命名空间不同,则需要导入命名空间(使用using关键字)。建议扩展方法定义成将要扩展类型的相同的命名空间,比如我们上面例子中的系统类型StringBulder的命名空间为System.Text,我们完全可以添加一个新类,然后定义命名空间为System.Text,也就是说最好是全局的、最外层的命名空间,这样做的好处我们将在下面阐述。
[b]4、扩展方法的本质[/b]
扩展方法的实质其实是由编译器来采用镜像原理来实现的,并没有改变原有类型或者是附加什么额外的东西,查看下图译生成后的IL代码,可以看到我们用红色框标记出来的地址,callint32ExStensionMethd.ExtionClass::StringIndef(class[mscorlib]System.Text.StringBuilder,char)其实质仍然调用的原静态类的公共静态方法而已。
所以代码中的tmpStr.StringIndef('2'))和ExtionClass.StringIndef(tmpStr,'2')是等效的,然而为什么我们可以直接使用实例调用呢,这是因为编译器默默地做了工作。
编译器工作---------------------------------------
tmpStr.StringIndef('2')
当编译看到以下代码,编译器分两步工作:
(1)编译器检查tmpStr当前类型,也就是StringBulder类以及StringBulder任何基类是否具有所匹配的名为StringIndef包含一个char参数的函数,如果找到,则生成IL代码并Call它;
(2)如果没有找到匹配的方法,就继续检查是否有任何静态类定义了名为StringIndef的静态方法,并且这个方法必须第一个参数是用this关键字修饰,参数类型为StringBulder的。找到时生成相应的IL代码来调用它
所以这正是我们定义扩展方法的意义,因为编译器就是按照规则来匹配相应的方法为其生成IL代码,然而就算我们定义了扩展方法,其他的程序员也不知道,这样岂不是多此一举吗,不是这样。作为宇宙对强大编译器的VS,它使用了"智能感知“的功能来简化我们对扩展方法的使用,当我们使用扩展类型实例时,当点号按下时,VS自动添加上扩展方法让我们选择,对我们程序员来说,就好像是直接使用了扩展对象的原有方法一样。这就是VS编译器为我们所做的。
5.使用扩展方法扩展各种类型
扩展方法的扩展对象可以是类,接口,委托类型等。当扩展接口时,则所有实现了此接口的类,都拥有此扩展方法。
classProgram
{
staticvoidMain(string[]args)
{
"123123123123".ShowItems();//字符串
new[]{1,2,3,4,}.ShowItems();//int数组
newList<int>{1,2,3,4}.ShowItems();//List容器
Console.ReadKey();
}
}
///<summary>
///扩展方法静态类
///</summary>
staticclassExtionClass
{
publicstaticvoidShowItems<T>(thisIEnumerable<T>colletion)
{
foreach(varitemincolletion)
{
if(itemisstring)
Console.WriteLine(item);
else
Console.WriteLine(item.ToString());
}
}
}
6.扩展方法使用注意事项
C#支持扩展方法,不支持扩展属性、扩展事件、扩展操作符等;
扩展类必须在非泛型静态类中定义,不能是泛型类,扩展类名可以任意定义。【为什么不能是泛型静态类知道吗?如果真的不知道,说明上面的内容你没有仔细看嘞,因为扩展方法其实再是编译时进行的匹配和编译,而泛型类只有在运行时才可以进行真正确定它具体类型,所以就不能是泛型静态类了】;
扩展方法的定义必须具有文件作用域,也就是说必须在文件中某个命名空间下直接定义,不能嵌套在另一个类中定义;
多个静态类可以定义相同的扩展方法,这一点需要注意在调用时要明确调用对象。调用冲突时,不能再再使用实例调用。只能使用静态类.方法的普通方式进行使用;
假如扩展的这个类是一个基类时,而它又有很多派生类,则其派生类也拥有这个扩展方法(正如上面我们扩展的接口一样),这有个好处也有坏处,好处就是子类可以使用这个方法,坏处就是智能提示会有递归下去,有很多填充的垃圾信息;
扩展方法存在版本问题。正如我们前面所说,编译时会首先查找这个类是否定义了相匹配的方法,然后才回去查找静态类。所以假如现在我们定义了一个IndexOf的方法,而在微软的后续版本中,官方添加了同样名为IndexOf的方法,则我们的静态方法就不会调用。
思考:那么究竟为什么需要扩展方法呢,为什么不直接修改原有类型呢?
首先,假设我们的项目中有一个类,后来过了一段时间,我们明确的知道需要为该类添加一个新功能,考虑这个需求有两个解决办法:
(1)直接修改当前类的定义
这样做的缺点是,破坏向后的兼容性,可能以前使用的旧代码无法通过编译。比如说旧代码使用了一个Methed(int,int)的方法,但是为了满足新功能我们现在修改成了Methed(int,int,int),多增加了一个参数,这样原有的旧代码就无法通过编译。
(2)以当前类为基类进行派生,在子类中进行实现
这样做也有缺点,那就是假如功能需要修改时,我们需要维护两个地方,一个是父类,一个是子类,增加了代码维护工作量
这时,新的特性扩展方法解决了以上两个问题,并且还解决了当有些类的实现是第三方的,我们无法修改源代码情况下,以及某些类是不可继承的,无法派生的,这两种情况下任然可以使用扩展方法来添加新功能。使用扩展方法,可以在不创建子类和直接修改类型的情况下修改类型。
2、扩展方法怎么用2.1规则定义扩展方法必须遵守两个Static和一个this:
1.必须把扩展方法定义在静态类中,每个扩展方法也必须声明为静态的
2.所有扩展方法必须要使用this关键字对第一个参数进行修饰
扩展方法的实现如下图所示,我们要给StringBuilder系统类型扩展一个功能用于提取字符串对象中的某个字符的索引
2.1在实例层次上调用扩展方法在实例层次上调用扩展方法的意思就是,在被扩展对象的实例上进行调用而不是使用我们定义的静态类调用。具体怎样调用,请看一下代码。
说明:需要特别说明的是,扩展方法可以拥有多个参数,但第一个参数的位置始终是属于为扩展对象的,不能改变。也就是说只有第一个参数可以并且必须用this关键字修饰,其他的参数视为方法的普通参数。
[b]3、扩展方法的定义位置[/b]
定义扩展方法,也就是说定义扩展方法静态类时,我们必须为其指定命名空间,如果该命名空间与要使用扩展方法的命名空间不同,则需要导入命名空间(使用using关键字)。建议扩展方法定义成将要扩展类型的相同的命名空间,比如我们上面例子中的系统类型StringBulder的命名空间为System.Text,我们完全可以添加一个新类,然后定义命名空间为System.Text,也就是说最好是全局的、最外层的命名空间,这样做的好处我们将在下面阐述。
[b]4、扩展方法的本质[/b]
扩展方法的实质其实是由编译器来采用镜像原理来实现的,并没有改变原有类型或者是附加什么额外的东西,查看下图译生成后的IL代码,可以看到我们用红色框标记出来的地址,callint32ExStensionMethd.ExtionClass::StringIndef(class[mscorlib]System.Text.StringBuilder,char)其实质仍然调用的原静态类的公共静态方法而已。
所以代码中的tmpStr.StringIndef('2'))和ExtionClass.StringIndef(tmpStr,'2')是等效的,然而为什么我们可以直接使用实例调用呢,这是因为编译器默默地做了工作。
编译器工作---------------------------------------
tmpStr.StringIndef('2')
当编译看到以下代码,编译器分两步工作:
(1)编译器检查tmpStr当前类型,也就是StringBulder类以及StringBulder任何基类是否具有所匹配的名为StringIndef包含一个char参数的函数,如果找到,则生成IL代码并Call它;
(2)如果没有找到匹配的方法,就继续检查是否有任何静态类定义了名为StringIndef的静态方法,并且这个方法必须第一个参数是用this关键字修饰,参数类型为StringBulder的。找到时生成相应的IL代码来调用它
所以这正是我们定义扩展方法的意义,因为编译器就是按照规则来匹配相应的方法为其生成IL代码,然而就算我们定义了扩展方法,其他的程序员也不知道,这样岂不是多此一举吗,不是这样。作为宇宙对强大编译器的VS,它使用了"智能感知“的功能来简化我们对扩展方法的使用,当我们使用扩展类型实例时,当点号按下时,VS自动添加上扩展方法让我们选择,对我们程序员来说,就好像是直接使用了扩展对象的原有方法一样。这就是VS编译器为我们所做的。
5.使用扩展方法扩展各种类型
扩展方法的扩展对象可以是类,接口,委托类型等。当扩展接口时,则所有实现了此接口的类,都拥有此扩展方法。
6.扩展方法使用注意事项
C#支持扩展方法,不支持扩展属性、扩展事件、扩展操作符等;
扩展类必须在非泛型静态类中定义,不能是泛型类,扩展类名可以任意定义。【为什么不能是泛型静态类知道吗?如果真的不知道,说明上面的内容你没有仔细看嘞,因为扩展方法其实再是编译时进行的匹配和编译,而泛型类只有在运行时才可以进行真正确定它具体类型,所以就不能是泛型静态类了】;
扩展方法的定义必须具有文件作用域,也就是说必须在文件中某个命名空间下直接定义,不能嵌套在另一个类中定义;
多个静态类可以定义相同的扩展方法,这一点需要注意在调用时要明确调用对象。调用冲突时,不能再再使用实例调用。只能使用静态类.方法的普通方式进行使用;
假如扩展的这个类是一个基类时,而它又有很多派生类,则其派生类也拥有这个扩展方法(正如上面我们扩展的接口一样),这有个好处也有坏处,好处就是子类可以使用这个方法,坏处就是智能提示会有递归下去,有很多填充的垃圾信息;
扩展方法存在版本问题。正如我们前面所说,编译时会首先查找这个类是否定义了相匹配的方法,然后才回去查找静态类。所以假如现在我们定义了一个IndexOf的方法,而在微软的后续版本中,官方添加了同样名为IndexOf的方法,则我们的静态方法就不会调用。
参考资料:精通C#(第6版) CLRviaC#(第4版)
【转自】http://www.cnblogs.com/Matcha/p/5312288.html
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