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在使用面向對象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，但是并非所有的場景都適合使用“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：對象的繼承關系實在編譯時就定義好了，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系，以至于父類實現中的任何變化必然會導致子類發生變化。當你需要復用子類時，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，這種依賴關系限制了靈活性并最終限制了復用性。替代繼承特性的方式，較多的會采用 合成/聚合復用原則，“合成/聚合復用原則”：盡量使用合成/聚合，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，或者接口時。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.擴展方法概述：
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“擴展方法”。在C#3.0中引入了“擴展方法”，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。在使用擴展方法時，可以像調用實例方法那樣調用靜態方法。
1.擴展方法的基本原則：
(1).C#只支持擴展方法，不支持擴展屬性、擴展事件、擴展操作符等。
(2).擴展方法（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，擴展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#編譯器查找靜態類中的擴展方法時，要求這些靜態類本身必須具有文件作用域。
(4).C#編譯要求“導入”擴展方法。（靜態方法可以任意命名，C#編譯器在尋找方法時，需要花費時間進行查找，需要檢查文件作用域中的所有的靜態類，并掃描它們的所有靜態方法來查找一個匹配）
(5).多個靜態類可以定義相同的擴展方法。
(6).用一個擴展方法擴展一個類型時，同時也擴展了派生類型。
2.擴展方法聲明：
(1).必須在一個非嵌套的、非泛型的靜態類中（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關鍵字做前綴。
(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針類型。
以上的兩個分類說明中，對擴展方法的基本特性和聲明方式做了一個簡單的介紹，有關擴展方法的使用方式，會在后面的代碼樣例中進行展示，再次就不再多做說明。
二.擴展方法原理解析：
“擴展方法”是C#獨有的一種方法，在擴展方法中會使用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制的attribute，這個attribute會在最終生成的文件的元數據中持久性的存儲下來，此屬性在System.Core dll程序集中。
任何靜態類只要包含了至少一個擴展方法，它的元數據中也會應用這個attribute，任何一個程序集包含了至少一個符合上述特點的靜態類，它的元數據也會應用這個attribute。如果代碼用了一個不存在的實例方法，編譯器會快速的掃描引用的所有程序集，判斷它們哪些包含了擴展方法，然后，在這個程序集中，可以掃描包含了擴展方法的靜態類。
如果同一個命名空間中的兩個類含有擴展類型相同的方法，就沒有辦法做到只用其中一個類中的擴展方法。為了通過類型的簡單名稱（沒有命名空間前綴）來使用類型，可以導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展方法也被導入進來。
三..NET3.5的擴展方法Enumerable和Queryable：
在框架中，擴展方法最大的用途就是為LINQ服務，框架提供了輔助的擴展方法，位于System.Linq命名空間下的Enumerable和Queryable類。Enumerable大多數擴展是IEnumerable<T>,Queryable大多數擴展是IQueryable<T>。
1.Enumerable類中的常用方法：
(1).Range():一個參數是起始數，一個是要生成的結果數。
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，并將其應用于原始集合中的每個元素。
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接口：
/// <summary>
/// 提供對未指定數據類型的特定數據源的查詢進行計算的功能。
/// </summary>
/// <filterpriority>2</filterpriority>
public interface IQueryable : IEnumerable
{
/// <summary>
/// 獲取與 <see cref="T:System.Linq.IQueryable"/> 的實例關聯的表達式目錄樹。
/// </summary>
///
/// <returns>
/// 與 <see cref="T:System.Linq.IQueryable"/> 的此實例關聯的 <see cref="T:System.Linq.Expressions.Expression"/>。
/// </returns>
Expression Expression { get; }
/// <summary>
/// 獲取在執行與 <see cref="T:System.Linq.IQueryable"/> 的此實例關聯的表達式目錄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表達式目錄樹時返回的元素的類型。
/// </returns>
Type ElementType { get; }
/// <summary>
/// 獲取與此數據源關聯的查詢提供程序。
/// </summary>
///
/// <returns>
/// 與此數據源關聯的 <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) }
));
}
以上是對擴展方法中兩個類進行了一個簡單的解析。
四.擴展方法實例：
由于擴展方法實際是對一個靜態方法的調用，所以CLR不會生成代碼對調用方法的表達式的值進行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，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，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文件則拋出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>
/// 格式化字符串和使用<see cref="CultureInfo.InvariantCulture">不變的文化</see>.
/// </summary>
/// <remarks>
/// <para>這應該是用于顯示給用戶的任何字符串時使用的“B”>“B”>“”。它意味著日志
///消息，異常消息，和其他類型的信息，不使其進入用戶界面，或不會
///無論如何，對用戶都有意義；）.</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.枚舉擴展方法：
public static class EnumExtensions
{
/// <summary>
/// 獲取名字
/// </summary>
/// <param name="e"></param>
/// <returns></returns>
public static string GetName(this Enum e)
{
return Enum.GetName(e.GetType(), e);
}
/// <summary>
/// 獲取名字和值
/// </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)
{
//由于擴展方法實際是對一個靜態方法的調用，所以CLR不會生成代碼對調用方法的表達式的值進行null值檢查
ArgumentValidator.ThrowIfNull(enumType, "enumType");
//獲取枚舉名稱數組
var names = Enum.GetNames(enumType);
//獲取枚舉值數組
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，主要對擴展方法進行了一些規則說明、聲明方式，使用方式，以及對擴展方法的意義和擴展方法的原理進行了簡單的解答。并在本文的最后給了一個枚舉的擴展方法代碼。
以上就是C# 擴展方法小結的詳細內容，更多關于C# 擴展方法的資料請關注億速云其它相關文章！
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