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C#21、什么是扩展方法

news 2025/11/17 12:42:17

在 C# 中，扩展方法（Extension Methods） 是一种非常强大的语言特性，它允许你在不修改原始类源码、不继承、不使用装饰器的情况下，为现有的类“添加”新的方法。

💡 通俗地说：“给别人的类加功能，就像它是原生的一样！”

✅ 为什么需要扩展方法？

假设你经常对 string 做“判断是否为空或只包含空白字符”的操作：

if (string.IsNullOrEmpty(input) || string.IsNullOrWhiteSpace(input))

这段代码又长又难记。如果能像这样调用就好了：

if (input.IsNullOrBlank())

但 string 是 .NET 内置类，你不能直接修改它的源码。
👉 扩展方法就是解决这个问题的！

✅ 如何定义扩展方法？

必须满足 3 个条件：

定义在一个 static 类 中
方法本身是 static 的
第一个参数使用 this 关键字 + 要扩展的类型

🔧 语法模板：

public static class 扩展类名
{public static 返回类型 方法名(this 被扩展的类型 参数名, 其他参数...){// 实现逻辑}
}

✅ 实战示例：给 `string` 添加 `IsNullOrBlank()`

// 1. 创建静态类（通常命名为 XxxExtensions）
public static class StringExtensions
{// 2. 静态方法 + this stringpublic static bool IsNullOrBlank(this string str){return string.IsNullOrWhiteSpace(str);}
}

使用方式（像原生方法一样！）：

string input = "   ";
if (input.IsNullOrBlank())
{Console.WriteLine("输入为空或全是空格");
}

✅ 调用时不需要写类名，直接 变量.方法名()！

✅ 扩展方法的本质

编译器会把 input.IsNullOrBlank() 自动转换成：
```
StringExtensions.IsNullOrBlank(input)
```
所以它不是真正的“添加方法”，而是一种语法糖。
但它让代码看起来更自然、更面向对象。

✅ 常见使用场景

1. 为内置类型添加实用方法

public static class DateTimeExtensions
{public static bool IsWeekend(this DateTime date){return date.DayOfWeek == DayOfWeek.Saturday || date.DayOfWeek == DayOfWeek.Sunday;}
}// 使用
if (DateTime.Now.IsWeekend()) { ... }

2. 简化 LINQ 或集合操作

public static class ListExtensions
{public static void ForEach<T>(this IEnumerable<T> source, Action<T> action){foreach (T item in source) action(item);}
}// 使用（虽然 .NET 已有，但这是经典例子）
numbers.ForEach(n => Console.WriteLine(n));

3. Fluent 链式调用（构建器模式）

public static class StringBuilderExtensions
{public static StringBuilder AppendLineIf(this StringBuilder sb, bool condition, string value){if (condition) sb.AppendLine(value);return sb; // 支持链式调用}
}// 使用
var sb = new StringBuilder();
sb.AppendLineIf(!string.IsNullOrEmpty(name), $"Name: {name}").AppendLineIf(age > 0, $"Age: {age}");

4. 为接口提供默认实现（C# 8 之前常用）

public static class ILoggerExtensions
{public static void LogInfo(this ILogger logger, string message){logger.Log(LogLevel.Info, message);}
}

⚠️ 重要规则与限制

规则	说明
只能访问被扩展类型的公有成员	无法访问 `private` 字段或方法
优先级低于实例方法	如果类本身有同名方法，会优先调用实例方法
需要引入命名空间	必须 `using` 扩展方法所在的命名空间才能使用
不能重写（override）	只是静态方法，不参与多态

🆚 扩展方法 vs 继承 vs 工具类

方式	优点	缺点	适用场景
扩展方法	无需修改原类，调用简洁	不能访问私有成员	为 sealed 类、第三方类、接口添加功能
继承	可重写、可访问 protected 成员	不能继承 sealed 类，破坏封装	你能控制基类，且符合“is-a”关系
工具类（静态方法）	简单直接	调用不直观（需写类名）	不需要“看起来像实例方法”的场景

✅ 扩展方法最适合：给不能改的类（如 string, int, 第三方库类）加功能。

💡 最佳实践建议

命名规范：扩展类命名为 XxxExtensions（如 StringExtensions）
放在合理命名空间：通常和被扩展类型在同一命名空间，或单独建 Extensions 目录
不要滥用：只添加真正通用、有意义的方法
避免与未来版本冲突：比如 .NET 可能以后给 string 加 IsNullOrBlank，你的扩展会被隐藏

✅ .NET 内置的经典扩展方法

其实你每天都在用扩展方法，只是没注意！

LINQ 的所有方法都是扩展方法！

list.Where(x => x > 0)   // Where 是 IEnumerable<T> 的扩展方法.Select(x => x * 2).ToList();

它们定义在 System.Linq.Enumerable 静态类中。

✅ 小结

特点	说明
作用	为现有类型“添加”新方法
定义要求	`static class` + `static method` + `this T` 第一个参数
调用方式	像实例方法一样：`obj.Method()`
典型用途	工具方法、LINQ、Fluent API