C#掃盲之：帶你掌握C#的擴展方法、以及探討擴展方法的本質、注意事項，

C#掃盲之：帶你掌握C#的擴展方法、以及探討擴展方法的本質、注意事項，

1、為什麼需要擴展方法

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.NET3.5給我們提供了擴展方法的概念，它的功能是在不修改要添加類型的原有結構時，允許你為類或結構添加新方法。

思考：那麼究竟為什麼需要擴展方法呢，為什麼不直接修改原有類型呢？

首先，假設我們的項目中有一個類，後來過了一段時間，我們明確的知道需要為該類添加一個新功能，考慮這個需求有兩個解決辦法：

(1)直接修改當前類的定義

　　這樣做的缺點是，破壞向後的兼容性，可能以前使用的舊代碼無法通過編譯。比如說舊代碼使用了一個Methed(int,int)的方法，但是為了滿足新功能我們現在修改成了Methed(int,int，int),多增加了一個參數，這樣原有的舊代碼就無法通過編譯。

(2)以當前類為基類進行派生，在子類中進行實現

　　這樣做也有缺點，那就是假如功能需要修改時，我們需要維護兩個地方，一個是父類，一個是子類，增加了代碼維護工作量

這時，新的特性擴展方法解決了以上兩個問題，並且還解決了當有些類的實現是第三方的，我們無法修改源代碼情況下，以及某些類是不可繼承的，無法派生的，這兩種情況下任然可以使用擴展方法來添加新功能。使用擴展方法，可以在不創建子類和直接修改類型的情況下修改類型。

 

2、擴展方法怎麼用

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2.1規則

定義擴展方法必須遵守兩個Static和一個this：

1.必須把擴展方法定義在靜態類中，每個擴展方法也必須聲明為靜態的 2.所有擴展方法必須要使用this關鍵字對第一個參數進行修飾

 

 

擴展方法的實現如下圖所示，我們要給StringBuilder系統類型擴展一個功能用於提取字符串對象中的某個字符的索引

 

2.1在實例層次上調用擴展方法

在實例層次上調用擴展方法的意思就是，在被擴展對象的實例上進行調用而不是使用我們定義的靜態類調用。具體怎樣調用，請看一下代碼。

using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading.Tasks; namespace ExStensionMethd { class Program { static void Main(string[] args) { StringBuilder tmpStr = new StringBuilder("12323"); Console.WriteLine(tmpStr.StringIndef('2'));//這裡我們使用的是StringBuilder的實例tmpStr來直接調用 Console.ReadKey(); } } /// <summary> /// 擴展方法靜態類 /// </summary> static class ExtionClass { public static int StringIndef(this StringBuilder str, char tmpChar) { int index = 0; for (; index < str.Length; index++) { if (str[index].Equals(tmpChar)) { return index; } } return -1; } } } 實例層次調用擴展方法

說明：需要特別說明的是，擴展方法可以擁有多個參數，但第一個參數的位置始終是屬於為擴展對象的，不能改變。也就是說只有第一個參數可以並且必須用this關鍵字修飾，其他的參數視為方法的普通參數。

 

3、擴展方法的定義位置

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定義擴展方法，也就是說定義擴展方法靜態類時，我們必須為其指定命名空間，如果該命名空間與要使用擴展方法的命名空間不同，則需要導入命名空間(使用using關鍵字)。建議擴展方法定義成將要擴展類型的相同的命名空間，比如我們上面例子中的系統類型StringBulder的命名空間為System.Text，我們完全可以添加一個新類，然後定義命名空間為System.Text，也就是說最好是全局的、最外層的命名空間，這樣做的好處我們將在下面闡述。

 

4、擴展方法的本質

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擴展方法的實質其實是由編譯器來采用鏡像原理來實現的，並沒有改變原有類型或者是附加什麼額外的東西，查看下圖譯生成後的IL代碼，可以看到我們用紅色框標記出來的地址，call int32 ExStensionMethd.ExtionClass::StringIndef(class [mscorlib]System.Text.StringBuilder,char)其實質仍然調用的原靜態類的公共靜態方法而已。

 

所以代碼中的tmpStr.StringIndef('2'))和ExtionClass.StringIndef(tmpStr,'2')是等效的，然而為什麼我們可以直接使用實例調用呢，這是因為編譯器默默地做了工作。

　　編譯器工作---------------------------------------

　　tmpStr.StringIndef('2')

　　當編譯看到以下代碼，編譯器分兩步工作：

　　(1) 編譯器檢查tmpStr當前類型，也就是StringBulder類以及StringBulder任何基類是否具有所匹配的名為StringIndef包含一個char參數的函數，如果找到，則生成IL代碼並Call它；

　　(2) 如果沒有找到匹配的方法，就繼續檢查是否有任何靜態類定義了名為StringIndef的靜態方法，並且這個方法必須第一個參數是用this關鍵字修飾，參數類型為StringBulder的。找到時生成相應的IL代碼來調用它

　　所以這正是我們定義擴展方法的意義，因為編譯器就是按照規則來匹配相應的方法為其生成IL代碼，然而就算我們定義了擴展方法，其他的程序員也不知道，這樣豈不是多此一舉嗎，不是這樣。作為宇宙對強大編譯器的VS,它使用了"智能感知“的功能來簡化我們對擴展方法的使用，當我們使用擴展類型實例時，當點號按下時，VS自動添加上擴展方法讓我們選擇，對我們程序員來說，就好像是直接使用了擴展對象的原有方法一樣。這就是VS編譯器為我們所做的。

 

5.使用擴展方法擴展各種類型

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擴展方法的擴展對象可以是類，接口，委托類型等。當擴展接口時，則所有實現了此接口的類，都擁有此擴展方法。

class Program { static void Main(string[] args) { "123123123123".ShowItems();//字符串 new[] { 1, 2, 3, 4, }.ShowItems();//int數組 new List<int> { 1, 2, 3, 4 }.ShowItems();//List容器 Console.ReadKey(); } } /// <summary> /// 擴展方法靜態類 /// </summary> static class ExtionClass { public static void ShowItems<T>(this IEnumerable<T> colletion) { foreach (var item in colletion) { if (item is string) Console.WriteLine(item); else Console.WriteLine(item.ToString()); } } } 接口的擴展方法

 

6.擴展方法使用注意事項

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• C#支持擴展方法，不支持擴展屬性、擴展事件、擴展操作符等；
• 擴展類必須在非泛型靜態類中定義，不能是泛型類，擴展類名可以任意定義。【為什麼不能是泛型靜態類知道嗎？如果真的不知道，說明上面的內容你沒有仔細看嘞，因為擴展方法其實再是編譯時進行的匹配和編譯，而泛型類只有在運行時才可以進行真正確定它具體類型，所以就不能是泛型靜態類了】；
• 擴展方法的定義必須具有文件作用域，也就是說必須在文件中某個命名空間下直接定義，不能嵌套在另一個類中定義；
• 多個靜態類可以定義相同的擴展方法，這一點需要注意在調用時要明確調用對象。調用沖突時，不能再再使用實例調用。只能使用靜態類.方法的普通方式進行使用；
• 假如擴展的這個類是一個基類時，而它又有很多派生類，則其派生類也擁有這個擴展方法(正如上面我們擴展的接口一樣），這有個好處也有壞處，好處就是子類可以使用這個方法，壞處就是智能提示會有遞歸下去，有很多填充的垃圾信息；
• 擴展方法存在版本問題。正如我們前面所說，編譯時會首先查找這個類是否定義了相匹配的方法，然後才回去查找靜態類。所以假如現在我們定義了一個IndexOf的方法，而在微軟的後續版本中，官方添加了同樣名為IndexOf的方法，則我們的靜態方法就不會調用。

參考資料：精通C#(第6版)
　　　　　CLR via C#(第4版)

由於本人才學識淺，描述難免纰漏，如有錯誤，歡迎指出。麼麼！