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一、Prototype in JavaScript

為了說明Extension method到底是為了解決怎樣的問題，我首先給出一個類似的、大家都比較熟悉的應(yīng)用：JavaScript 中的Prototype。

比如我們在JS通過function定義了一個Vector class，代表一個2維向量。

function Vector (x,y)

{

this.x = x;

this.y = y;

}

現(xiàn)在我們需要在不改變Vector定義的前提下，為之添加相關(guān)的進行向量運算的Method。比如我們現(xiàn)在需要添加一個進行兩個向量相加運算的adds方法。在JS中，我們很容易通過Prototype實現(xiàn)這一功能:

Vector.prototype.adds = function(v)

{

if(v instanceof Vector)

{

return new Vector(this.x+v.x, this.y + v.y);

}

else

{

alert("Invalid Vector object!");

}

}

那么，通過添加上面的一段代碼，我們完全可以把adds方法作為Vector的一個方法成員?，F(xiàn)在我們可以這樣的方式來寫代碼：

var v = new Vector (1,2);

v= v.adds(v);

alert("x = " +v.x + ", y = "+v.y);

Extension Method之于C# 3.0就如同Prototype之于JavaScript。

二、如何在C# 2.0中解決Type的擴展性

我們一個完全一樣的問題從弱類型、解釋型的編程語言JavaScript遷移到C#這種強類型、編譯型的語言上來。我們先看看在不能借助Extension Method這一新特性的C# 2.0中，我們是如何解決這一問題。

我們先來看看如何對一個Interface進行擴張。假設(shè)我們有如下的一個IVector interface的定義：

public interface IVector

{

double X

{ get; set; }

double Y

{ get; set; }

}

我們希望的是如何對這個Interface進行擴展，為之添加一個Adds Method執(zhí)行向量相加的運算。我們唯一的解決方案就是直接在這個Interface中添加一個Adds成員：

public interface IVector

{

double X

{ get; set; }

double Y

{ get; set; }

IVector Adds(IVector vector);

}

由于Interface和實現(xiàn)它的Type的緊密聯(lián)系：所以實現(xiàn)了某個Interface的Type必須實現(xiàn)該Interface的所有方法。所以，我們添加了Adds Method，將導(dǎo)致所有實現(xiàn)它的Type的重新定義和編譯，在很多情況下，這種代價我們是負擔(dān)不起的：比如在系統(tǒng)的后期維護階段，對系統(tǒng)的進行局部和全部的重新編譯，將很有可以導(dǎo)致一個正常運行的系統(tǒng)崩潰。Interface的這種局限性在面向抽象設(shè)計和編程中應(yīng)該得到充分的考慮，這也是我們在很多情況下寧愿使用Abstract Class的一個主要原因。

上面說到了對Interface的擴展，會出現(xiàn)必須實現(xiàn)Interface的Type進行改動的風(fēng)險。我想有人會說，對Class盡心擴展就不會出現(xiàn)這樣的情況了吧。不錯，Class的繼承性確保我們在Parent class添加的Public/Protect能被Child Class繼承。比如：如果Vector是一個Super Class：

public class Vector

{

private double _x;

private double _y;

public double X

{

get

{return this._x;}

set

{ this._x = value;}

}

public double Y

{

get

{ return this._y;}

set

{this._y = value;}

}

}

如果我們在Vector Class中添加一個Adds Method，所有的Child Class都不會受到影響。

但是在很多情況下，對于我們需要擴展的Interface或者是Type，我們是完全不能做任何改動。比如，某個Type定義在一個由第三方提供的Assembly中。在現(xiàn)有的情況下，對于這樣的需求我們將無能為力。我們常用的方法就自己定義的Class去繼承這個需要擴展，將需要添加的成員定義在我們自己定義的Class中，如果對于一個Sealed Class又該如何呢？即便不是Sealed Class，這作用方式也沒有完成我們預(yù)定的要求：我們要求的是對這個不能變動的Type進行擴展，也就是所這個不能變動的Type的Instance具有我們添加的對象。

如果你在完全了解Extension Method的前提下聽到這樣的要求：我們要對一個Type或者Interface進行擴展，卻不允許我們修改它。這個要求確實有點苛刻。但是，不能否認的是，這樣需要在現(xiàn)實中的運用是相當(dāng)廣泛的。所以我說，Extension Method在所有提供的新特性中，是具有價值的一個。

三、C# 3.0中如何解決Type的擴展性

理解了我們的具體需要和現(xiàn)有編程語言的局限性后，我們來看看C# 3.0中是如何通過Extension Method解決這個問題的。

簡單地說Extension Method是一個定義在Static Class的一個特殊的Static Method。之所以說這個Static Method特別，是因為Extension Method不但能按照Static Method的語法進行調(diào)用，還能按照Instance Method的語法進行調(diào)用。

我們還是先來看例子，首先是我們需要進行擴展的Vector Type的定義：

public class Vector

{

private double _x;

private double _y;

public double X

{

get

{return this._x;}

set

{ this._x = value;}

}

public double Y

{

get

{ return this._y;}

set

{this._y = value;}

}

}

在不對Vector Class的定義進行更新的前提下，我們把需要添加的Adds方法定義在一個Static Class中：

public static class Extension

{

public static Vector Adds(this Vector p,Vector p1)

{

return new Vector

{ X = p.X + p1.X, Y = p.Y + p1.Y };

}

}

這個Extension Method：Adds是一個Static方法。和一般的Static方法不同的是：在第一個參數(shù)前添加了一個this 關(guān)鍵字。這是在C# 3.0中定義Extension Method而引入的關(guān)鍵字。添加了這樣一個關(guān)鍵字就意味著在調(diào)用該方法的時候這個標記有this的參數(shù)可以前置，從而允許我們向調(diào)用一般Instance Method的方式來調(diào)用這個Static Method。比如：

class Program

{

static void Main(string[] args)

{

var v = new Vector

{ X = 1, Y = 2 };

v = v.Adds(v);

Console.WriteLine("v.X = {0} and v.Y = {1}", v.X, v.Y);

}

}

注：this關(guān)鍵字只能用于標記第一個參數(shù)。

通過上面的介紹，我們知道在C# 3.0如何通過定義Extension Method在不對Type作任何修改的前提下對Type進行擴展。至于Extension Method的本質(zhì)：C# Compiler在編譯Extension Method時會做怎樣處理；在最終被編譯成的Assembly中相關(guān)的IL具有怎樣的特征；Extension Method的優(yōu)先級,如果有興趣，可以參考《[原創(chuàng)]深入理解C# 3.0的新特性（2）：Extension Method - Part II》,此外在第二部分中，我會給出一個完整的Sample：通過Extension Method定義一個形如LINQ中常見的Operator，完成基于LINQ的查詢功能。

C# 3.x相關(guān)內(nèi)容：
[原創(chuàng)]深入理解C# 3.x的新特性（1）：Anonymous Type
[原創(chuàng)]深入理解C# 3.x的新特性（2）：Extension Method - Part I
[原創(chuàng)]深入理解C# 3.x的新特性（2）：Extension Method - Part II
[原創(chuàng)]深入理解C# 3.x的新特性（3）：從Delegate、Anonymous Method到Lambda Expression
[原創(chuàng)]深入理解C# 3.x的新特性（4）：Automatically Implemented Property
[原創(chuàng)]深入理解C# 3.x的新特性（5）：Object Initializer 和 Collection Initializer