【转】五、谈扩展方法的理解

程序员文章站 2022-06-23 19:19:39

【转】五、谈扩展方法的理解为什么要用扩展方法在说什么是扩展方法之前我们先来说说为什么要用扩展方法。首先我们定义一个 Person 类：加入这个类来自第三方的dll引用，且现在我们需要添加一个方法 GetAge 获取年龄。你可能会想到自己定一个子类继承：是的，这样可以实现我们的需求。不过实现 ......

【转】五、谈扩展方法的理解

为什么要用扩展方法

在说什么是扩展方法之前我们先来说说为什么要用扩展方法。

首先我们定义一个 Person 类：

public class Person
{
    /// <summary>
    /// 出生日期
    /// </summary>
    public DateTime BirthTime { get; set; }
    /// <summary>
    /// 死亡日期
    /// </summary>
    public DateTime? DeathTime { get; set; }
    //、、、、、、
}

加入这个类来自第三方的dll引用，且现在我们需要添加一个方法 GetAge 获取年龄。你可能会想到自己定一个子类继承：

public class MyPerson : Person
{
    public int GetAge()
    {
        if (DeathTime.HasValue)
            return (DeathTime.Value - BirthTime).Days / 365;
        else
            return (DateTime.Now - BirthTime).Days / 365;
    }
}

是的，这样可以实现我们的需求。不过实现新增的方法就去继承真的是最合适的吗（暂且不说）？如果上面定义的密封类呢？ public sealed class Person ，这个时候是不能继承的，我们只能另想办法。

随意写个静态类：

public static class ExtensionClass
{
    public static int GetAge(Person person)
    {
        if (person.DeathTime.HasValue)
            return (person.DeathTime.Value - person.BirthTime).Days / 365;
        else
            return (DateTime.Now - person.BirthTime).Days / 365;
    }

然后调用 age = ExtensionClass.GetAge(p); ，是的看似不错。可是这和我们说的扩展方法有什么关系呢？下面就是见证奇迹的时候了。

【转】五、谈扩展方法的理解

其他的任何地方都不变，唯一变化的是在参数前面加里this关键字。对，是的，仅仅如此它就变成了我们今天要讲的扩展方法。

调用如： var age = p.GetAge(); 相比上面的 age = ExtensionClass.GetAge(p); 更简单明了。

这里我们说的是在需要扩展密封类的方法时，我们可以使用到扩展方法。还有一种情况就是，在需要扩展接口的时候时候我们更加需要。比如，需要扩展IList的排序。我们要么写个扩展方法，要么是继承实现接口（会强制要求实现接口下的所有方法）。我想你心中已经有了答案选择哪种方式。

扩展方法到底是什么

我们看到上面使用的扩展方法，有没有感觉很神奇。仅仅多添加了一个this关键字就直接可以当成扩展方法使用了。那扩展方法到底是什么东东，看了上面代码好像和静态方法有着说不清道不明的关系。下面我们继续分析：

分别定义一个静态方法和一个扩展方法

 public static class ExtensionClass
 {
     public static int GetAge2(Person person)
     {
         if (person.DeathTime.HasValue)
             return (person.DeathTime.Value - person.BirthTime).Days / 365;
         else
             return (DateTime.Now - person.BirthTime).Days / 365;
     }

     public static int GetAge(this Person person)
     {
         if (person.DeathTime.HasValue)
             return (person.DeathTime.Value - person.BirthTime).Days / 365;
         else
             return (DateTime.Now - person.BirthTime).Days / 365;
     }

分别调用：

var p = new Person() { BirthTime = DateTime.Parse("1990-07-19") };
var age = p.GetAge();
age = ExtensionClass.GetAge2(p);

编译后的IL代码：

【转】五、谈扩展方法的理解

我们看到反编译成IL之后发现两者并无不同。所以，我理解成（扩展方法本质上就是静态方法，之所以出现扩展方法是C#以另外一种形式表现静态方法而已。只有有何妙用下面会继续讲解）。且【转】五、谈扩展方法的理解编译后同样带上了静态类名。

扩展方法可以做些什么把已有的静态方法转成扩展方法：如：

public static bool IsNullOrEmpty(this string str)
{
    return string.IsNullOrEmpty(str);
}

调用：

string str = null;
var isNull = str.IsNullOrEmpty();

感觉相比期静态方法调用要优雅，更接近我们的自然语言。

可以编写很多的帮助类，如（以string为例）：【转】五、谈扩展方法的理解

/// <summary>
        /// 转DateTime 
        /// </summary>
        /// <param name="str"></param>
        /// <returns></returns>
        public static DateTime? MyToDateTime(this string str)
        {
            if (string.IsNullOrEmpty(str))
                return null;
            else
                return DateTime.Parse(str);
        }

        /// <summary>
        /// 转double
        /// </summary>
        /// <param name="str"></param>
        /// <returns></returns>
        public static double MyToDouble(this string str)
        {
            if (string.IsNullOrEmpty(str))
                return -1;
            else
                return double.Parse(str);
        }

        /// <summary>
        /// 转int
        /// </summary>
        /// <param name="str"></param>
        /// <returns></returns>
        public static int MyToInt(this string str)
        {
            if (string.IsNullOrEmpty(str))
                return -1;
            else
                return int.Parse(str);
        }

        /// <summary>
        /// 指示指定的字符串是 null 还是 System.String.Empty 字符串。
        /// </summary>
        /// <param name="str"></param>
        /// <returns></returns>
        public static bool IsNullOrEmpty(this string str)
        {
            return string.IsNullOrEmpty(str);
        }

        /// <summary>
        /// 如果字符串为null，则返回空字符串。（否则返回原字符串）
        /// </summary>
        /// <param name="str"></param>
        /// <returns></returns>
        public static string GetValueOrEmpty(this string str)
        {
            if (str.IsNullOrEmpty())
                return string.Empty;
            return str;
        }

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上面所有的都只是扩展方法的附加用处，扩展方法真正的威力是为Linq服务的（主要体现于IEnumerable和IQueryable），实现链式编程。下面我们自己来实现所谓的链式编程：

初始化 Person 集合。

List<Person> persons = new List<Person>() 
{
     new Person(){ BirthTime=DateTime.Parse("1990-01-19")},
     new Person(){ BirthTime=DateTime.Parse("1993-04-17")},
     new Person(){ BirthTime=DateTime.Parse("1992-07-19"), DeathTime=DateTime.Parse("2010-08-18")},
     new Person(){ BirthTime=DateTime.Parse("1990-03-14")},
     new Person(){ BirthTime=DateTime.Parse("1991-08-15")},
     new Person(){ BirthTime=DateTime.Parse("1993-07-29")},
     new Person(){ BirthTime=DateTime.Parse("1991-06-19")}
};

需求：1.查询活人。2.按出生日期排序

public static class ExtensionClass
    {
        /// <summary>
        /// 按条件查询
        /// </summary>
        /// <typeparam name="T"></typeparam>
        /// <param name="list"></param>
        /// <param name="func"></param>
        /// <returns></returns>
        public static IList<T> MyWhere<T>(this IList<T> list, Func<T, bool> func)
        {
            List<T> newList = new List<T>();
            foreach (var item in list)
            {
                if (func(item))
                    newList.Add(item);
            }
            return newList;
        }

        /// <summary>
        /// 升序排序
        /// </summary>
        /// <typeparam name="T"></typeparam>
        /// <param name="list"></param>
        /// <param name="func"></param>
        /// <returns></returns>
        public static IList<T> MyOrderBy<T>(this IList<T> list, Func<T, DateTime> func)
        {
            if (list.Count() <= 1)
                return list;

            for (int i = 0; i < list.Count(); i++)
            {
                for (int j = i + 1; j < list.Count(); j++)
                {
                    var item1 = list[j - 1];
                    var item2 = list[j];
                    if ((func(item1) - func(item2)).Ticks > 0)
                    {
                        list[j - 1] = item2;
                        list[j] = item1;
                    }
                }
            }
            return list;
        }
        /// <summary>
        /// 降序排序
        /// </summary>
        /// <typeparam name="T"></typeparam>
        /// <param name="list"></param>
        /// <param name="func"></param>
        /// <returns></returns>
        public static IList<T> MyOrderByDescending<T>(this IList<T> list, Func<T, DateTime> func)
        {
            if (list.Count() <= 1)
                return list;

            for (int i = 0; i < list.Count(); i++)
            {
                for (int j = 1; j < list.Count() - i; j++)
                {
                    var item1 = list[j - 1];
                    var item2 = list[j];
                    if ((func(item1) - func(item2)).Ticks < 0)
                    {
                        list[j - 1] = item2;
                        list[j] = item1;
                    }
                }
            }
            return list;
        }
    }

调用：（这里仅仅为了演示，所以不要讨论实现是否合理、算法是否高效。）

var newPersons = persons.MyWhere(t => t.DeathTime == null).MyOrderByDescending(t => t.BirthTime);
foreach (var item in newPersons)
{
    Console.WriteLine(item.BirthTime);
}

就是如此简单的实现了所谓的函数式编程。结果图如下：

【转】五、谈扩展方法的理解

这样一句代码搞定所有逻辑，像自然语言般的流畅。其实.net为IEnumerable实现了这样的扩展，如：

【转】五、谈扩展方法的理解

执行结构和上面一模一样。

其实扩展方法也可以当成静态方法来使用：

 var p1 = ExtensionClass.MyWhere(persons, t => t.DeathTime == null);
 var p2 = ExtensionClass.MyOrderByDescending(p1, t => t.BirthTime);
 var p3 = ExtensionClass.MyOrderBy(p2, t => t.BirthTime);

（不信？继续看，有图有真相）

C#代码：

【转】五、谈扩展方法的理解

反编译C#的代码：（你是不是看到了，编译后直接就是使用的扩展方法的形式。）

【转】五、谈扩展方法的理解

反编译的IL代码：

【转】五、谈扩展方法的理解

虽然编译后的代码是一样的，但是做为程序员的我们更喜欢哪种方式呢？【转】五、谈扩展方法的理解

总结：

我们在对扩展方法的怎么使用疑惑或者忘记了规则的时候，我们不用去查找资料说：

第一个参数是要扩展或者要操作的类型,这称为"被扩展的类型" 为了指定扩展方法,要在被扩展的类型名称前面附加this修饰符要将方法作为一个扩展方法来访问,要用using指令导入扩展类型的命名空间,或者使扩展类型和调用代码在同一个命名空间中.

我们只需记住，当你不知道怎么编写或使用扩展方法时，你先把它当成静态方法编写或使用。如果可行，一般都可以转成扩展方法的形式。

全部代码：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Linq.Expressions;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Data.Entity.Utilities;
using System.Diagnostics.CodeAnalysis;
using NPOI.HSSF.UserModel;
using NPOI.SS.UserModel;
using System.IO;

namespace test
{


    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            /*             
             * 1.工具类
             * 2.链式编程
             */
            string str = null;
            var isNull = str.IsNullOrEmpty();

            var p = new Person() { BirthTime = DateTime.Parse("1990-07-19") };
            var age = p.GetAge();
            age = ExtensionClass.GetAge2(p);

            List<Person> persons = new List<Person>() 
            {
                 new Person(){ BirthTime=DateTime.Parse("1990-01-19")},
                 new Person(){ BirthTime=DateTime.Parse("1993-04-17")},
                 new Person(){ BirthTime=DateTime.Parse("1992-07-19"), DeathTime=DateTime.Parse("2010-08-18")},
                 new Person(){ BirthTime=DateTime.Parse("1990-03-14")},
                 new Person(){ BirthTime=DateTime.Parse("1991-08-15")},
                 new Person(){ BirthTime=DateTime.Parse("1993-07-29")},
                 new Person(){ BirthTime=DateTime.Parse("1991-06-19")}
            };

            var newPersons = persons.MyWhere(t => t.DeathTime == null).MyOrderByDescending(t => t.BirthTime);


            var p1 = ExtensionClass.MyWhere(persons, t => t.DeathTime == null);
            var p2 = ExtensionClass.MyOrderByDescending(p1, t => t.BirthTime);
            var p3 = ExtensionClass.MyOrderBy(p2, t => t.BirthTime);

            foreach (var item in newPersons)
            {
                Console.WriteLine(item.BirthTime);
            }
            Console.ReadKey();
        }
    }

    public sealed class Person
    {
        /// <summary>
        /// 出生日期
        /// </summary>
        public DateTime BirthTime { get; set; }
        /// <summary>
        /// 死亡日期
        /// </summary>
        public DateTime? DeathTime { get; set; }
    }

    //public class MyPerson : Person
    //{
    //    public int GetAge()
    //    {
    //        if (DeathTime.HasValue)
    //            return (DeathTime.Value - BirthTime).Days / 365;
    //        else
    //            return (DateTime.Now - BirthTime).Days / 365;
    //    }
    //}
    public static class ExtensionClass
    {
        /// <summary>
        /// 按条件查询
        /// </summary>
        /// <typeparam name="T"></typeparam>
        /// <param name="list"></param>
        /// <param name="func"></param>
        /// <returns></returns>
        public static IList<T> MyWhere<T>(this IList<T> list, Func<T, bool> func)
        {
            List<T> newList = new List<T>();
            foreach (var item in list)
            {
                if (func(item))
                    newList.Add(item);
            }
            return newList;
        }

        /// <summary>
        /// 升序排序
        /// </summary>
        /// <typeparam name="T"></typeparam>
        /// <param name="list"></param>
        /// <param name="func"></param>
        /// <returns></returns>
        public static IList<T> MyOrderBy<T>(this IList<T> list, Func<T, DateTime> func)
        {
            if (list.Count() <= 1)
                return list;

            for (int i = 0; i < list.Count(); i++)
            {
                for (int j = i + 1; j < list.Count(); j++)
                {
                    var item1 = list[j - 1];
                    var item2 = list[j];
                    if ((func(item1) - func(item2)).Ticks > 0)
                    {
                        list[j - 1] = item2;
                        list[j] = item1;
                    }
                }
            }
            return list;
        }
        /// <summary>
        /// 降序排序
        /// </summary>
        /// <typeparam name="T"></typeparam>
        /// <param name="list"></param>
        /// <param name="func"></param>
        /// <returns></returns>
        public static IList<T> MyOrderByDescending<T>(this IList<T> list, Func<T, DateTime> func)
        {
            if (list.Count() <= 1)
                return list;

            for (int i = 0; i < list.Count(); i++)
            {
                for (int j = 1; j < list.Count() - i; j++)
                {
                    var item1 = list[j - 1];
                    var item2 = list[j];
                    if ((func(item1) - func(item2)).Ticks < 0)
                    {
                        list[j - 1] = item2;
                        list[j] = item1;
                    }
                }
            }
            return list;
        }

        public static int GetAge2(Person person)
        {
            if (person.DeathTime.HasValue)
                return (person.DeathTime.Value - person.BirthTime).Days / 365;
            else
                return (DateTime.Now - person.BirthTime).Days / 365;
        }

        public static int GetAge(this Person person)
        {
            if (person.DeathTime.HasValue)
                return (person.DeathTime.Value - person.BirthTime).Days / 365;
            else
                return (DateTime.Now - person.BirthTime).Days / 365;
        }

        public static bool IsNullOrEmpty(this string str)
        {
            return string.IsNullOrEmpty(str);
        }
    } 
}

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本文以同步至《C#基础知识巩固系列》

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