扩展方法

  λ 表达式是查询体系结构的一个重要部分。扩展方法 是另一个重要部分。扩展方法将动态语言中常见的“快速输入”的灵活性与静态输入语言的性能和编译时验证结合在一起。通过扩展方法，第三方可以使用新方法增加一个类型的公共协定，同时仍然允许单个类型创作者为这些方法提供他们自己的特定实现。

  扩展方法在静态类中定义为静态方法，但在 CLR 元数据中以 [System.Runtime.CompilerServices.Extension] 属性标记。我们鼓励语言为扩展方法提供直接语法。在 C# 中，扩展方法由 this 修饰符指示，该修饰符必须应用于扩展方法的第一个参数。我们来看一下最简单的查询操作符 Where 的定义：

namespace System.Query {
using System;
using System.Collections.Generic;
public static class Sequence {
public static IEnumerable Where(
this IEnumerable source,
Func predicate) {
foreach (T item in source)
if (predicate(item))
yield return item;
}
}
}

  扩展方法第一个参数的类型指示该扩展应用于哪种类型。在上述示例中，Where 扩展方法将扩展 IEnumerable 类型。由于 Where 是静态方法，因此我们可以像调用任何其他静态方法那样直接调用它：

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

  但是，扩展方法的特殊之处在于，它们还可以通过实例语法来调用：

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

  扩展方法在编译时根据哪些扩展方法在范围内进行解析。当一个命名空间与 C# 的 using 语句或 VB 的 Import 语句一起导入时，由该命名空间的静态类定义的所有扩展方法将导入范围中。

  标准查询操作符将定义为 System.Query.Sequence 类型的扩展方法。在检查标准查询操作符时，您将注意到，除了一个以外，所有操作符都可以定义为 IEnumerable 接口（这个例外是 OfType，我们将在后文加以说明）。这意味着，每个与 IEnumerable 兼容的信息源都可以通过在 C# 中添加以下 using 语句来轻松地获得标准查询操作符：

using System.Query; // makes query operators visible

  希望将标准查询操作符替换为特定类型的用户可以：(a) 使用兼容的签名在特定类型上定义他们自己的同名方法，或者 (b) 定义可扩展特定类型的新的同名扩展方法。希望完全避免标准查询操作符的用户只能将 System.Query 置于范围以外，并为 IEnumerable 编写他们自己的扩展方法。

  对于解析而言，扩展方法具有最低的优先权，并且只有在没有合适的目标类型及其基类型的匹配时才使用。这允许用户定义的类型提供他们自己的、优于标准操作符的查询操作符。例如，请考虑以下自定义集合：

public class MySequence : IEnumerable {
public IEnumerator GetEnumerator() {
for (int i = 1; i <= 10; i++)
yield return i;
}
IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator() {
return GetEnumerator();
}
public IEnumerable Where(Func filter) {
for (int i = 1; i <= 10; i++)
if (filter(i))
yield return i;
}
}

  假定使用该类定义，以下程序：

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

  将使用 MySequence.Where 实现，而不是扩展方法，因为实例方法优于扩展方法。

  前面提到的 OfType 操作符是一个无法扩展基于 IEnumerable 的信息源的标准操作符。下面，我们来看一下 OfType 查询操作符：

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

  OfType 不仅接受基于 IEnumerable 的源，还接受针对非参数化 IEnumerable 接口（在 .NET Framework 1.0 版本中提供）编写的源。OfType 操作符允许用户将标准查询操作符应用于以下传统的 .NET 集合：

// "classic" cannot be used directly with query operators
IEnumerable classic = new OlderCollectionType();
// "modern" can be used directly with query operators
IEnumerablemodern = classic.OfType();

  在本例中，变量 modern 生成了与 classic 相同的值序列，但其类型与现在的 IEnumerable 代码兼容，包括标准查询操作符。

  OfType 操作符对于较新的信息源也很有用，因为它允许根据类型从源筛选值。在生成新序列时，OfType 只省略原始序列中与类型参数不兼容的成员。请考虑下面这个简单的程序，它将从异类数组中提取字符串：

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