C#的擴充方法解析

在使用物件導向的語言進行項目開發的過程中，較多的會使用到“繼承”的特性，但是並非所有的情境都適合使用“繼承”特性，在設計模式的一些基本原則中也有較多的提到。

繼承的有關特性的使用所帶來的問題：對象的繼承關係實在編譯時間就定義好了，所以無法在運行時改變從父類繼承的實現。子類的實現與它父類有非常緊密的依賴關係，以至於父類實現中的任何變化必然會導致子類發生變化。

當你需要複用子類時，如果繼承下來的實現不適合解決新的問題，則父類必須重寫它或被其他更適合的類替換，這種依賴關係限制了靈活性並最終限制了複用性。替代繼承特性的方式，較多的會採用 合成/彙總複用原則，“合成/彙總複用原則”：盡量使用合成/彙總，盡量不要使用類繼承。

如果在新類型的對象應當攜帶有關額外行為的細節，在使用繼承特性時，有時可能不太適合，例如：處理指類型，密封類，或者介面時。在面對這些要求時，我們有時候會寫一些靜態類包含一些靜態方法。但是過多的靜態方法會造成額外的不必要的開銷。

一.擴充方法概述：

面對以上的有關“繼承”的問題，以及在面對項目的一些需求時，我們需要解決這些問題的方式就是“擴充方法”。在C#3.0中引入了“擴充方法”，既有靜態方法的優點，又使調用它們的代碼的可讀性得到了提高。在使用擴充方法時，可以像調用執行個體方法那樣調用靜態方法。

1.擴充方法的基本原則：

(1).C#只支援擴充方法，不支援擴充屬性、擴充事件、擴充操作符等。

(2).擴充方法（第一個參數前面是this的方法）必須在非泛型的靜態類中聲明，擴充方法必須有一個參數，而且只有第一個參數使用this標記。

(3).C#編譯器尋找靜態類中的擴充方法時，要求這些靜態類本身必須具有檔案範圍。

(4).C#編譯要求“匯入”擴充方法。（靜態方法可以任意命名，C#編譯器在尋找方法時，需要花費時間進行尋找，需要檢查檔案範圍中的所有的靜態類，並掃描它們的所有靜態方法來尋找一個匹配）

(5).多個靜態類可以定義相同的擴充方法。

(6).用一個擴充方法擴充一個類型時，同時也擴充了衍生類別型。

2.擴充方法聲明：

(1).必須在一個非嵌套的、非泛型型的靜態類中（所以必須是一個靜態方法）

(2).至少有一個參數。

(3).第一個參數必須附加this關鍵字做首碼。

(4).第一個參數不能有其他任何修飾符（如ref或out）。

(5).第一個參數的類型不能是指標類型。

以上的兩個分類說明中，對擴充方法的基本特性和聲明方式做了一個簡單的介紹，有關擴充方法的使用方式，會在後面的代碼範例中進行展示，再次就不再多做說明。

二.擴充方法原理解析：

“擴充方法”是C#專屬的一種方法，在擴充方法中會使用ExtensionAttribute這個attribute。

C#一旦使用this關鍵字標記了某個靜態方法的第一個參數，編譯器就會在內部向該方法應用一個定製的attribute，這個attribute會在最終產生的檔案的中繼資料中持久性的儲存下來，此屬性在System.Core dll程式集中。

任何靜態類只要包含了至少一個擴充方法，它的中繼資料中也會應用這個attribute，任何一個程式集包含了至少一個符合上述特點的靜態類，它的中繼資料也會應用這個attribute。如果代碼嗲用了一個不存在的執行個體方法，編譯器會快速的掃描引用的所有程式集，判斷它們哪些包含了擴充方法，然後，在這個程式集中，可以掃描包含了擴充方法的靜態類。

如果同一個命名空間中的兩個類含有擴充類型相同的方法，就沒有辦法做到只用其中一個類中的擴充方法。為了通過類型的簡單名稱（沒有命名控制項首碼）來使用類型，可以匯入該類型所有在的命名空間，但這樣做的時候，你沒有辦法阻止那個命名空間中的擴充方法也被匯入進來。

三..NET3.5的擴充方法Enumerable和Queryable：

在架構中，擴充方法最大的用途就是為LINQ服務，架構提供了輔助的擴充方法，位於System.Linq命名空間下的Enumerable和Queryable類。Enumerable大多數擴充是IEnumerable<T>,Queryable大大多數擴充是IQueryable<T>。

1.Enumerable類中的常用方法

(1).Range():一個參數是起始數，一個是要產生的結果數。

public static IEnumerable<int> Range(int start, int count) {             long max = ((long)start) + count - 1;            if (count < 0 || max > Int32.MaxValue) throw Error.ArgumentOutOfRange("count");             return RangeIterator(start, count);        }        static IEnumerable<int> RangeIterator(int start, int count) {             for (int i = 0; i < count; i++) yield return start + i;}

(2).Where():對集合進行過濾的一個方式，接受一個謂詞，並將其應用於原創組合中的每個元素。

public static IEnumerable<TSource> Where<TSource>(this IEnumerable<TSource> source, Func<TSource, bool> predicate) {            if (source == null) throw Error.ArgumentNull("source");             if (predicate == null) throw Error.ArgumentNull("predicate");             if (source is Iterator<TSource>) return ((Iterator<TSource>)source).Where(predicate);if (source is TSource[]) return new WhereArrayIterator<TSource>((TSource[])source, predicate); if (source is List<TSource>) return new WhereListIterator<TSource>((List<TSource>)source, predicate);            return new WhereEnumerableIterator<TSource>(source, predicate);        } public WhereEnumerableIterator(IEnumerable<TSource> source, Func<TSource, bool> predicate) {                 this.source = source;                this.predicate = predicate; }

以上分別介紹了Range()和Where()兩個方法，該類中還主要包含select()、orderby()等等方法。

2.Queryable類中的常用方法：

(1).IQueryable介面：

/// <summary>  /// 提供對未指定資料類型的特定資料來源的查詢進行計算的功能。  /// </summary>  /// <filterpriority>2</filterpriority>  public interface IQueryable : IEnumerable  {    /// <summary>    /// 擷取與 <see cref="T:System.Linq.IQueryable"/> 的執行個體關聯的運算式分類樹。    /// </summary>    ///     /// <returns>    /// 與 <see cref="T:System.Linq.IQueryable"/> 的此執行個體關聯的 <see cref="T:System.Linq.Expressions.Expression"/>。    /// </returns>    Expression Expression { get; }    /// <summary>    /// 擷取在執行與 <see cref="T:System.Linq.IQueryable"/> 的此執行個體關聯的運算式分類樹時返回的元素的類型。    /// </summary>    ///     /// <returns>    /// 一個 <see cref="T:System.Type"/>，表示在執行與之關聯的運算式分類樹時返回的元素的類型。    /// </returns>    Type ElementType { get; }    /// <summary>    /// 擷取與此資料來源關聯的查詢提供者。    /// </summary>    ///     /// <returns>    /// 與此資料來源關聯的 <see cref="T:System.Linq.IQueryProvider"/>。    /// </returns>    IQueryProvider Provider { get; }  }

(2).Where():

public static IQueryable<TSource> Where<TSource>(this IQueryable<TSource> source, Expression<Func<TSource, bool>> predicate) {             if (source == null)                throw Error.ArgumentNull("source");             if (predicate == null)                throw Error.ArgumentNull("predicate");            return source.Provider.CreateQuery<TSource>(                Expression.Call(                     null,                    ((MethodInfo)MethodBase.GetCurrentMethod()).MakeGenericMethod(typeof(TSource)),                     new Expression[] { source.Expression, Expression.Quote(predicate) }                     ));        }

(3).Select():

public static IQueryable<TResult> Select<TSource,TResult>(this IQueryable<TSource> source, Expression<Func<TSource, TResult>> selector) {            if (source == null)                throw Error.ArgumentNull("source");            if (selector == null)                 throw Error.ArgumentNull("selector");            return source.Provider.CreateQuery<TResult>(                 Expression.Call(                     null,                    ((MethodInfo)MethodBase.GetCurrentMethod()).MakeGenericMethod(typeof(TSource), typeof(TResult)),                     new Expression[] { source.Expression, Expression.Quote(selector) }                    ));}

以上是對擴充方法中兩個類進行了一個簡單的解析。

四.擴充方法執行個體：

由於擴充方法實際是對一個靜態方法的調用，所以CLR不會產生代碼對調用方法的運算式的值進行null值檢查

1.異常處理代碼：

  /// <summary>    /// 為參數驗證提供有用的方法    /// </summary>    public static class ArgumentValidator    {        /// <summary>        /// 如果argumentToValidate為空白，則拋出一個ArgumentNullException異常        /// </summary>        public static void ThrowIfNull(object argumentToValidate, string argumentName)        {            if (null == argumentName)            {                throw new ArgumentNullException("argumentName");            }            if (null == argumentToValidate)            {                throw new ArgumentNullException(argumentName);            }        }        /// <summary>        /// 如果argumentToValidate為空白，則拋出一個ArgumentException異常        /// </summary>        public static void ThrowIfNullOrEmpty(string argumentToValidate, string argumentName)        {            ThrowIfNull(argumentToValidate, argumentName);            if (argumentToValidate == string.Empty)            {                throw new ArgumentException(argumentName);            }        }        /// <summary>        /// 如果condition為真，則拋出ArgumentException異常        /// </summary>        /// <param name="condition"></param>        /// <param name="msg"></param>        public static void ThrowIfTrue(bool condition, string msg)        {            ThrowIfNullOrEmpty(msg, "msg");            if (condition)            {                throw new ArgumentException(msg);            }        }        /// <summary>        /// 如果指定目錄存在該檔案則拋出FileNotFoundException異常        /// </summary>        /// <param name="fileSytemObject"></param>        /// <param name="argumentName"></param>        public static void ThrowIfDoesNotExist(FileSystemInfo fileSytemObject, String argumentName)        {            ThrowIfNull(fileSytemObject, "fileSytemObject");            ThrowIfNullOrEmpty(argumentName, "argumentName");            if (!fileSytemObject.Exists)            {                throw new FileNotFoundException("'{0}' not found".Fi(fileSytemObject.FullName));            }        }        public static string Fi(this string format, params object[] args)        {            return FormatInvariant(format, args);        }        /// <summary>        /// 格式化字串和使用<see cref="CultureInfo.InvariantCulture">不變的文化</see>.        /// </summary>        /// <remarks>        /// <para>這應該是用於顯示給使用者的任何字串時使用的“B”>“B”>“”。它意味著日誌        ///訊息，異常訊息，和其他類型的資訊，不使其進入使用者介面，或不會        ///無論如何，對使用者都有意義；）.</para>        /// </remarks>        public static string FormatInvariant(this string format, params object[] args)        {            ThrowIfNull(format, "format");            return 0 == args.Length ? format : string.Format(CultureInfo.InvariantCulture, format, args);        }        /// <summary>        /// 如果時間不為DateTimeKind.Utc，則拋出ArgumentException異常        /// </summary>        /// <param name="argumentToValidate"></param>        /// <param name="argumentName"></param>        public static void ThrowIfNotUtc(DateTime argumentToValidate, String argumentName)        {            ThrowIfNullOrEmpty(argumentName, "argumentName");            if (argumentToValidate.Kind != DateTimeKind.Utc)            {                throw new ArgumentException("You must pass an UTC DateTime value", argumentName);            }        }}

2.枚舉擴充方法：

public static class EnumExtensions    {        /// <summary>        /// 擷取名字        /// </summary>        /// <param name="e"></param>        /// <returns></returns>        public static string GetName(this Enum e)        {            return Enum.GetName(e.GetType(), e);        }        /// <summary>        /// 擷取名字和值        /// </summary>        /// <param name="enumType">枚舉</param>        /// <param name="lowerFirstLetter">是否轉化為小寫</param>        /// <returns></returns>        public static Dictionary<string, int> GetNamesAndValues( this Type enumType, bool lowerFirstLetter)        {//由於擴充方法實際是對一個靜態方法的調用，所以CLR不會產生代碼對調用方法的運算式的值進行null值檢查            ArgumentValidator.ThrowIfNull(enumType, "enumType");            //擷取枚舉名稱數組            var names = Enum.GetNames(enumType);            //擷取枚舉值數組            var values = Enum.GetValues(enumType);            var d = new Dictionary<string, int>(names.Length);            for (var i = 0; i < names.Length; i++)            {                var name = lowerFirstLetter ? names[i].LowerFirstLetter() : names[i];                d[name] = Convert.ToInt32(values.GetValue(i));            }            return d;        }        /// <summary>        /// 轉換為小寫        /// </summary>        /// <param name="s"></param>        /// <returns></returns>        public static string LowerFirstLetter(this string s)        {            ArgumentValidator.ThrowIfNull(s, "s");            return char.ToLowerInvariant(s[0]) + s.Substring(1);        }    }

五.總結：

在本文中，主要對擴充方法進行了一些規則說明、聲明方式，使用方式，以及對擴充方法的意義和擴充方法的原理進行了簡單的解答。並在本文的最後給了一個枚舉的擴充方法代碼。

以上就是C#的擴充方法解析的內容，更多相關內容請關注topic.alibabacloud.com（www.php.cn）！

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