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C#——扩展方法

news 2025/5/17 7:42:08

扩展方法

定义

扩展方法（Extension Methods）是C#中一种特殊的静态方法，它定义在一个静态类中，但是可以像实例方法一样被调用，使得代码更加简洁、易读。

设计目的

是为了给已有的类型添加新的行为，而不需要修改这些类型的原始定义。

特点

扩展方法有以下特点：

它必须在一个静态类中定义。
它必须有至少一个参数。
第一个参数必须有this前缀，并且指定了要扩展的类型。
第一个参数不能有任何其他的修饰符（如out或ref）。

示例一：

下面是一个扩展方法的示例，这个方法会在string类型上添加一个新的扩展方法，实现将字符串转换为全部大写的功能：

定义扩展方法

public static class ExtensionMethods
{public static string ToUpperCase(this string str){return str.ToUpper();}
}

使用扩展方法

string original = "Hello, World!";
string upperCase = original.ToUpperCase();
Console.WriteLine(upperCase);  // 输出 "HELLO, WORLD!"
Console.WriteLine("aaaa".ToUpperCase());

实际上，编译后，扩展方法调用就会翻译成普通的静态方法调用了

Console.WriteLine(ExtensionMethods.ToUpperCase("aaaa"));

示例二：

需要一个扩展方法来帮助我们计算字符串中某个子串出现的次数，并且还可以指定是否忽略大小写。

定义扩展方法

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;public static class StringExtensions
{// 扩展方法，用于计算字符串中子串出现的次数public static int CountOccurrences(this string source, string toFind, bool ignoreCase = false){if (string.IsNullOrEmpty(source) || string.IsNullOrEmpty(toFind))return 0;if (ignoreCase){source = source.ToLower();toFind = toFind.ToLower();}int count = 0;int start = 0;while ((start = source.IndexOf(toFind, start)) != -1){count++;start += toFind.Length;}return count;}
}

在这个例子中，CountOccurrences 方法的第一个参数 source 是带有 this 关键字的，表示这个方法将扩展 string 类型。接下来的两个参数分别是 toFind 字符串和一个布尔值 ignoreCase，用于指示是否忽略大小写进行匹配。

使用扩展方法

接下来，我们可以在程序中使用这个扩展方法：

class Program
{static void Main(){string text = "Hello world, hello everyone!";string pattern = "hello";// 计算不区分大小写的出现次数int countIgnoreCase = text.CountOccurrences(pattern, true);Console.WriteLine($"Pattern '{pattern}' occurs {countIgnoreCase} times (case-insensitive).");// 计算区分大小写的出现次数int countCaseSensitive = text.CountOccurrences(pattern, false);Console.WriteLine($"Pattern '{pattern}' occurs {countCaseSensitive} times (case-sensitive).");}
}

在这个示例中，我们创建了一个字符串 text 和一个子串 pattern，然后分别使用 CountOccurrences 方法来计算 pattern 在 text 中出现的次数，一次是忽略大小写的情况，一次是区分大小写的情况。

输出结果

当你运行这段代码时，应该会得到以下输出：

Pattern 'hello' occurs 2 times (case-insensitive).
Pattern 'hello' occurs 1 times (case-sensitive).

这个示例展示了如何定义一个带有多个参数的扩展方法，并且如何在实际应用中使用它。通过这种方式，你可以轻松地扩展现有类型的功能，同时保持代码的清晰和简洁。

注：接口也可以扩展

扩展方法链

定义

扩展方法链（Chaining Extension Methods）是指在一个表达式中连续使用多个扩展方法，从而使代码更加简洁和易读。这种方法在 C# 中非常常见，尤其是在处理集合和其他类型时。通过链式调用，你可以将多个操作串联在一起，形成流畅的代码风格。

示例

比如去除前后空白字符、转换为小写、替换某些字符等。我们可以定义一系列扩展方法，并将它们链式调用。

定义扩展方法

TrimAndToLower：去除前后空白字符并转换为小写。

ReplaceChars：替换字符串中的某些字符。

using System;public static class StringExtensions
{// 扩展方法：去除前后空白字符并转换为小写public static string TrimAndToLower(this string str){return str.Trim().ToLower();}// 扩展方法：替换字符串中的某些字符public static string ReplaceChars(this string str, char oldChar, char newChar){return str.Replace(oldChar, newChar);}
}

使用扩展方法

class Program
{static void Main(){string originalText = " Hello, World! ";// 链式调用扩展方法string processedText = originalText.TrimAndToLower() // 去除前后空白字符并转换为小写.ReplaceChars('!', '?'); // 替换 '!' 为 '?'Console.WriteLine("Original Text: " + originalText);Console.WriteLine("Processed Text: " + processedText);}
}

输出结果

Original Text:   Hello, World! 
Processed Text:  hello, world?

二义性与解析

命名空间

只有包含扩展方法的类在作用域内时（一般通过导入其所在的命名空间）我们才能够访问扩展方法。否则，编译时出错。

扩展方法与实例方法-优先级

任何兼容的实例方法的优先级总是高于扩展方法

示例

public static class ExtensionMethods
{public static string ToUpperCase(this string str){return str.ToUpper();}
}public  class Test
{public  string ToUpperCase(this string str){return str.ToUpper();}
}

上例中，如果使用ToUpperCase方法会调用Test的

上例中，只能通过普通的静态调用语法调用扩展方法：及ExtensionMethods.ToUpperCase(...)

扩展方法与扩展方法-优先级

如果两个扩展方法签名相同，则扩展方法必须作为一个普通的静态方法调用才能进行区分。（方法签名相同：方法名称和参数列表【参数的数量、类型及参数的顺序】相同；方法签名不包括方法的返回类型，也不包括参数的名称）

使用更具体的参数的方法优先级更高。

public static class ExtensionMethods
{public static string ToUpperCase(this string str){。。。。。}
}public static class Test
{public static string ToUpperCase(this object str){。。。。。}
}

下列代码将调用ExtensionMethods.ToUpperCase方法：