C#中类的扩展方法解析

通常,我们想要向一个类型中添加方法,可以通过以下两种方式:

修改源代码。
在派生类中定义新的方法。
但是以上方法并不是万能的,我们并不能保证拥有一个类型的源码,也并不能保证这个类型可以让我们继承(如结构,枚举,String等等)。但是C#提供了一个办法,那就是扩展方法,使用扩展方法可以直接向现有的类型“添加”方法,无需修改类型的源码,也无需用一个派生类实现方法。

一、什么是扩展方法?

扩展方法使你能够向现有类型“添加”方法,而无需创建新的派生类型、重新编译或以其他方式修改原始类型。

二、扩展方法结构

1、扩展方法所在的类必须声明为static,类名符合正常命名。
2、扩展方法必须声明为public和static。
3、扩展方法的第一个参数必须包含关键字this,并且在后面指定扩展的类的名称。

4、如果扩展的方法与扩展的类型中具有相同的签名,那么扩展方法永远不会被调用。

 

下面是对string类型进行扩展

调用 :

string str="2";

int a=str.StringToInt();

正常静态调用:

定义的静态类ExpandMethod可以像这样调用int a=ExpandMethod.StringToInt("2")

 

在使用面向对象的语言进行项目开发的过程中,较多的会使用到“继承”的特性,但是并非所有的场景都适合使用“继承”特性,在设计模式的一些基本原则中也有较多的提到。

继承的有关特性的使用所带来的问题:对象的继承关系实在编译时就定义好了,所以无法在运行时改变从父类继承的实现。子类的实现与它父类有非常紧密的依赖关系,以至于父类实现中的任何变化必然会导致子类发生变化。当你需要复用子类时,如果继承下来的实现不适合解决新的问题,则父类必须重写它或被其他更适合的类替换,这种依赖关系限制了灵活性并最终限制了复用性。替代继承特性的方式,较多的会采用 合成/聚合复用原则,“合成/聚合复用原则”:尽量使用合成/聚合,尽量不要使用类继承。

如果在新类型的对象应当携带有关额外行为的细节,在使用继承特性时,有时可能不太适合,例如:处理指类型,密封类,或者接口时。在面对这些要求时,我们有时候会写一些静态类包含一些静态方法。但是过多的静态方法会造成额外的不必要的开销。

一.扩展方法概述:

面对以上的有关“继承”的问题,以及在面对项目的一些需求时,我们需要解决这些问题的方式就是“扩展方法”。在C#3.0中引入了“扩展方法”,既有静态方法的优点,又使调用它们的代码的可读性得到了提高。在使用扩展方法时,可以像调用实例方法那样调用静态方法。

 1.扩展方法的基本原则:

(1).C#只支持扩展方法,不支持扩展属性、扩展事件、扩展操作符等。

(2).扩展方法(第一个参数前面是this的方法)必须在非泛型的静态类中声明,扩展方法必须有一个参数,而且只有第一个参数使用this标记。

(3).C#编译器查找静态类中的扩展方法时,要求这些静态类本身必须具有文件作用域。

(4).C#编译要求“导入”扩展方法。(静态方法可以任意命名,C#编译器在寻找方法时,需要花费时间进行查找,需要检查文件作用域中的所有的静态类,并扫描它们的所有静态方法来查找一个匹配)

(5).多个静态类可以定义相同的扩展方法。

(6).用一个扩展方法扩展一个类型时,同时也扩展了派生类型。

2.扩展方法声明:

(1).必须在一个非嵌套的、非泛型的静态类中(所以必须是一个静态方法)

(2).至少有一个参数。

(3).第一个参数必须附加this关键字做前缀。

(4).第一个参数不能有其他任何修饰符(如ref或out)。

(5).第一个参数的类型不能是指针类型。

以上的两个分类说明中,对扩展方法的基本特性和声明方式做了一个简单的介绍,有关扩展方法的使用方式,会在后面的代码样例中进行展示,再次就不再多做说明。

二.扩展方法原理解析:

“扩展方法”是C#独有的一种方法,在扩展方法中会使用ExtensionAttribute这个attribute。

C#一旦使用this关键字标记了某个静态方法的第一个参数,编译器就会在内部向该方法应用一个定制的attribute,这个attribute会在最终生成的文件的元数据中持久性的存储下来,此属性在System.Core dll程序集中。

任何静态类只要包含了至少一个扩展方法,它的元数据中也会应用这个attribute,任何一个程序集包含了至少一个符合上述特点的静态类,它的元数据也会应用这个attribute。如果代码用了一个不存在的实例方法,编译器会快速的扫描引用的所有程序集,判断它们哪些包含了扩展方法,然后,在这个程序集中,可以扫描包含了扩展方法的静态类。

如果同一个命名空间中的两个类含有扩展类型相同的方法,就没有办法做到只用其中一个类中的扩展方法。为了通过类型的简单名称(没有命名空间前缀)来使用类型,可以导入该类型所有在的命名空间,但这样做的时候,你没有办法阻止那个命名空间中的扩展方法也被导入进来。

 

官方文档:https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/programming-guide/classes-and-structs/extension-methods

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