c#擴張方法)

在C#3.0中，引入了一些列新的特性，比如: Implicitly typed local variable, Extension method，Lambda expression, Object initializer, Anonymous type, Implicitly typed array, Query expression, Expression tree。個人覺得在這一系列新特性的，最具創新意義的還是Extension method，它從根本上解決了這樣的問題：在保持現有Type原封不動的情況下對其進行擴充，你可以在對Type的定義不做任何變動的情況下，為之添加所需的方法成員。在這篇文章中，我將介紹我自己對Extension method這個新特性的理解。

　　一、Prototype in JavaScript

　　為了說明Extension method到底是為瞭解決怎樣的問題，我首先給出一個類似的、大家都比較熟悉的應用：JavaScript 中的Prototype。

　　比如我們在JS通過function定義了一個Vector class，代表一個2維向量。

function Vector (x,y)
{
　this.x = x;
　this.y = y;
}

　　現在我們需要在不改變Vector定義的前提下，為之添加相關的進行向量運算的Method。比如我們現在需要添加一個進行兩個向量相加運算的adds方法。在JS中，我們很容易通過Prototype實現這一功能:

Vector.prototype.adds = function(v)
{
　if(v instanceof Vector)
　{
　　return new Vector(this.x+v.x, this.y + v.y);
　}
　else
　{
　　alert("Invalid Vector object!");
　}
}

　　那麼，通過添加上面的一段代碼，我們完全可以把adds方法作為Vector的一個方法成員。現在我們可以這樣的方式來寫代碼：

var v = new Vector (1,2);
v= v.adds(v);
alert("x = " +v.x + ", y = "+v.y);

　　Extension Method之於C# 3.0就如同Prototype之於JavaScript。

　　二、如何在C# 2.0中解決Type的擴充性

　　我們一個完全一樣的問題從弱類型、解釋型的程式設計語言JavaScript遷移到C#這種強型別、編譯型的語言上來。我們先看看在不能藉助Extension Method這一新特性的C# 2.0中，我們是如何解決這一問題。

　　我們先來看看如何對一個Interface進行擴張。假設我們有如下的一個IVector interface的定義：

public interface IVector
{
　double X { get; set; }
　double Y { get; set; }
}

　　我們希望的是如何對這個Interface進行擴充，為之添加一個Adds Method執行向量相加的運算。我們唯一的解決方案就是直接在這個Interface中添加一個Adds成員：

public interface IVector
{
　double X { get; set; }
　double Y { get; set; }
　IVector Adds(IVector vector);
}

　　由於Interface和實現它的Type的緊密聯絡：所以實現了某個Interface的Type必須實現該Interface的所有方法。所以，我們添加了Adds Method，將導致所有實現它的Type的重新定義和編譯，在很多情況下，這種代價我們是負擔不起的：比如在系統的後期維護階段，對系統的進行局部和全部的重新編譯，將很有可以導致一個正常啟動並執行系統崩潰。Interface的這種局限性在面向抽象設計和編程中應該得到充分的考慮，這也是我們在很多情況下寧願使用Abstract Class的一個主要原因。

　　上面說到了對Interface的擴充，會出現必須實現Interface的Type進行改動的風險。我想有人會說，對Class進行擴充就不會出現這樣的情況了吧。不錯，Class的繼承性確保我們在Parent class添加的Public/Protect能被Child Class繼承。比如：如果Vector是一個Super Class：

public class Vector
{
　private double _x;
　private double _y;

　public double X
　{
　　get {return this._x;}
　　set { this._x = value;}
　}

　public double Y
　{
　　get { return this._y;}
　　set {this._y = value;}
　}
}

　　如果我們在Vector Class中添加一個Adds Method，所有的Child Class都不會受到影響。

　　但是在很多情況下，對於我們需要擴充的Interface或者是Type，我們是完全不能做任何改動。比如，某個Type定義在一個由第三方提供的Assembly中。在現有的情況下，對於這樣的需求我們將無能為力。我們常用的方法就自己定義的Class去繼承這個需要擴充，將需要添加的成員定義在我們自己定義的Class中，如果對於一個Sealed Class又該如何呢？即便不是Sealed Class，這作用方式也沒有完成我們預定的要求：我們要求的是對這個不能變動的Type進行擴充，也就是所這個不能變動的Type的Instance具有我們添加的對象。

　　如果你在完全瞭解Extension Method的前提下聽到這樣的要求：我們要對一個Type或者Interface進行擴充，卻不允許我們修改它。這個要求確實有點苛刻。但是，不能否認的是，這樣需要在現實中的運用是相當廣泛的。所以我說，Extension Method在所有提供的新特性中，是具有價值的一個。

　　三、C# 3.0中如何解決Type的擴充性

　　理解了我們的具體需要和現有程式設計語言的局限性後，我們來看看C# 3.0中是如何通過Extension Method解決這個問題的。

　　簡單地說Extension Method是一個定義在Static Class的一個特殊的Static Method。之所以說這個Static Method特別，是因為Extension Method不但能按照Static Method的文法進行調用，還能按照Instance Method的文法進行調用。

　　我們還是先來看例子，首先是我們需要進行擴充的Vector Type的定義：

public class Vector
{
　private double _x;
　private double _y;

　public double X
　{
　　get {return this._x;}
　　set { this._x = value;}
　}

　public double Y
　{
　　get { return this._y;}
　　set {this._y = value;}
　}
}

　　在不對Vector Class的定義進行更新的前提下，我們把需要添加的Adds方法定義在一個Static Class中：

public static class Extension
{
　public static Vector Adds(this Vector p,Vector p1)
　{
　　return new Vector { X = p.X + p1.X, Y = p.Y + p1.Y };
　}
}

　　這個Extension Method：Adds是一個Static方法。和一般的Static方法不同的是：在第一個參數前添加了一個this 關鍵字。這是在C# 3.0中定義Extension Method而引入的關鍵字。添加了這樣一個關鍵字就意味著在調用該方法的時候這個標記有this的參數可以前置，從而允許我們向調用一般Instance Method的方式來調用這個Static Method。比如：

class Program
{
　static void Main(string[] args)
　{
　　var v = new Vector { X = 1, Y = 2 };
　　v = v.Adds(v);
　　Console.WriteLine("v.X = {0} and v.Y = {1}", v.X, v.Y);
　}
}

　　註：this關鍵字只能用於標記第一個參數。

　　通過上面的介紹，我們知道在C# 3.0如何通過定義Extension Method在不對Type作任何修改的前提下對Type進行擴充。