Javen-Studio 咖啡小屋

3.2         擴展方法（Extension Methods）

Lambda表達式是查詢體系（query architecture）的一個重要部分，擴展方法（Extension methods）是另一個重要組成部分。擴展方法結合了“duck typing”（一種可替代任何類型的類型）的彈性（flexibility）特點，使得動態語言（dynamic languages，如JavaScript）更加流行（popular），同時又有靜態型語言（statically typed languages，如C++和Java）的優秀性能（performance）和編譯時驗證（compile-time validation）的特點。通過擴展方法，第三方（third parties）可以增加使用了新方法的類型（type with new methods）的公共合同（public contract），使得獨立型的開發者（individual type authors）還能提供他們對這些方法的自己專門的實現（specialized implementation）。

擴展方法定義在靜態類（static classes）里，就像靜態方法（static methods）一樣，但是它們在CLR元數據（CLR metadata）里卻被標記為[System.Runtime.CompilerServices.Extension]。程序語言都被鼓勵（encourage）為擴展方法提供一種直觀的語法（direct syntax）。在 C# 語言里，擴展方法是由 this 指針（this modifer）標示（indicate）的，它必須應用于（applied to）擴展方法的第一個參數。下面讓我們來看看一段最簡單的查詢操作符（query operator）的定義代碼：

namespace System.Query {
  using System;
  using System.Collections.Generic;

  public static class Sequence {
    public static IEnumerable<T> Where<T>(
             this IEnumerable<T> source,
                  Func<T, bool> predicate) {

      foreach (T item in source)
        if (predicate(item))
          yield return item;
    }
  }
}

擴展方法的第一個參數的類型標示（indicate）擴展的內容所應用（the extension applies to）的類型。在上面的例子中，擴展方法 Where 擴展自 IEnumerable<T> 類型。因為 Where 是一個靜態方法（static method），所以我們可以像其他靜態方法一樣直接調用它（invoke it directly）：

IEnumerable<string> expr = Sequence.Where(names, 
                                          s => s.Length < 6);

然而，擴展方法的一個獨特（unique）的特點是我們還可以使用實例的語法（using instance syntax）來調用它：

IEnumerable<string> expr = names.Where(s => s.Length < 6);

擴展方法是基于擴展方法的活動范圍內（in scope）在編譯時（compile-time）決定的（resolved）。當引入（import）一個命名空間（namespace）時（在 C# 里使用 using 語句，在VB 里使用 Import 語句），所有的擴展方法是由從 namespace 帶入活動范圍（brought into scope）的靜態類（static classes）定義的。

標準查詢操作符（standard query operators）在 System.Query.Sequence 類型里定義成擴展方法。當檢查標準查詢操作符時，你將注意到它們中所有的方法根據（in terms of）接口IEnumerable<T> 來定義的（除了 OfType，將在后面介紹它）。這意味著每一個兼容 IEnumerable<T> 接口的信息源（information source）在 C# 語言里通過簡單地添加如下的 using 語句就可以獲取標準查詢操作符：

using System.Query; // makes query operators visible

用戶如果想用一個指定的類型（specific type）來替換標準查詢操作符，可以在有一致標識（compatible signatures）的指定的類型上定義他們自己的相同名字的方法（same-named methods），另一種方法是通過擴展指定的類型來（extend the specific type）定義相同名字的方法。用戶如果想完全避免（eschew）使用標準查詢操作符，可以簡單地將 System.Query 置于活動范圍之外，并且為 IEnumerable<T> 接口寫出他們自己的擴展方法就可以了。

按照分析規則，擴展方法被賦予了最低優先權（lowest priority），它們只是在沒有相適配（suitable）的目標類型（target type）和它們的基類型（base types）時才被使用。這個規則允許用戶自定的類型（user-defined types）提供他們自己的查詢操作符，比標準查詢操作符更優先使用（take precedence over）。例如，考慮用戶自定義 collection 的實現如下：

public class MySequence : IEnumerable<int> {
  public IEnumerator<int> GetEnumerator() {
    for (int i = 1; i <= 10; i++) 
      yield return i; 
  }

  IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator() {
    return GetEnumerator(); 
  }

  public IEnumerable<int> Where(Func<int, bool> filter) {
    for (int i = 1; i <= 10; i++) 
      if (filter(i)) 
        yield return i;
  }
}

通過給出這個類的定義，下面的程序：

MySequence s = new MySequence();
foreach (int item in s.Where(n => n > 3))
    Console.WriteLine(item);

將使用 MySequence.Where 的實現，而不是擴展方法，因為類實體方法（instance methods）比擴展方法（extension methods）更優先使用。

前面的提及（mentioned earlier）了屬于標準操作符（standard operator）一員但不是擴展自基于IEnumerable<T> 接口（IEnumerable<T>-based）的信息源的 OfType 類型，下面讓我們來看看 OfTyoe 查詢操作符：

public static IEnumerable<T> OfType<T>(this IEnumerable source) {
  foreach (object item in source) 
    if (item is T) 
      yield return (T)item;
}

OfType 即接受基于IEnumerable<T> 接口的信息源，也接受那些在 .NET Framework 1.0 中出現的非參數化的 IEnumerable 接口（non-parameterized IEnumerable interface）。OfType 操作符允許用戶在標準的 .NET collections 類(classic .NET collections)上應用標準查詢操作符，就像下面的程序：

// "classic" cannot be used directly with query operators
IEnumerable classic = new OlderCollectionType();

// "modern" can be used directly with query operators
IEnumerable<object> modern = classic.OfType<object>();

在這個例子中，變量 modern 產生了與變量 classic 一樣的順序的數據列表（same sequence of values），但是不同的是它的類型兼容最新的 IEnumerable<T> 代碼（modern IEnumerable<T> code），包括標準查詢操作符。

OfType 操作符對新的信息源也是有用的，因為它允許從基于類型的信息源（source based on type）中過濾出數據（filtering values from）。當要制作新的順序的時候（producing the new sequence），OfType 簡單的忽略（omits）原有序列的成員（members of the original sequence）就可以了，這是與類型實參（type argument）不相符的。分析下面的程序，目標是將 string 字符串數據從一個有不同種類數據的數組（heterogeneous array）中分解出來：

object[] vals = { 1, "Hello", true, "World", 9.1 };
IEnumerable<string> justStrings = vals.OfType<string>();

當在 foreach 語句中列舉（enumerate）變量 justStrings 中的數據時，將得到兩個依次為“Hello”和“World”的 string 字符串序列（a sequence of two strings ）。

待續， 錯誤難免，請批評指正，譯者Naven 2005-10-22