理解C# 3.0新特性之Extension方法浅议(1)

在C# 3.0中，引入了一些列新的特性，比如：Implicitly typed local variable, Extension method，Lambda expression, Object initializer, Anonymous type, Implicitly typed array, Query expression, Expression tree。个人觉得在这一系列新特性的，最具创新意义的还是Extension method，它从根本上解决了这样的问题：在保持现有Type原封不动的情况下对其进行扩展，你可以在对Type的定义不做任何变动的情况下，为之添加所需的方法成员。在这篇文章中，我将介绍我自己对Extension method这个新特性的理解。

一、Prototype in JavaScript

为了说明Extension method到底是为了解决怎样的问题，我首先给出一个类似的、大家都比较熟悉的应用：JavaScript 中的Prototype。

比如我们在JS通过function定义了一个Vector class，代表一个2维向量。

function Vector (x,y)
{
　this.x = x;
　this.y = y;
}

现在我们需要在不改变Vector定义的前提下，为之添加相关的进行向量运算的Method。比如我们现在需要添加一个进行两个向量相加运算的adds方法。在JS中，我们很容易通过Prototype实现这一功能：

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，通过添加上面的一段代码，我们完全可以把adds方法作为Vector的一个方法成员。现在我们可以这样的方式来写代码：

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中解决Type的扩展性

我们一个完全一样的问题从弱类型、解释型的编程语言JavaScript迁移到C#这种强类型、编译型的语言上来。我们先看看在不能借助Extension Method这一新特性的C# 2.0中，我们是如何解决这一问题。

我们先来看看如何对一个Interface进行扩张。假设我们有如下的一个IVector interface的定义：

public interface IVector
{
　double X { get; set; }
　double Y { get; set; }
}

我们希望的是如何对这个Interface进行扩展，为之添加一个Adds Method执行向量相加的运算。我们唯一的解决方案就是直接在这个Interface中添加一个Adds成员：

public interface IVector
{
　double X { get; set; }
　double Y { get; set; }
　IVector Adds(IVector vector);
}

由于Interface和实现它的Type的紧密联系：所以实现了某个Interface的Type必须实现该Interface的所有方法。所以，我们添加了Adds Method，将导致所有实现它的Type的重新定义和编译，在很多情况下，这种代价我们是负担不起的：比如在系统的后期维护阶段，对系统的进行局部和全部的重新编译，将很有可以导致一个正常运行的系统崩溃。Interface的这种局限性在面向抽象设计和编程中应该得到充分的考虑，这也是我们在很多情况下宁愿使用Abstract Class的一个主要原因。

上面说到了对Interface的扩展，会出现必须实现Interface的Type进行改动的风险。我想有人会说，对Class尽心扩展就不会出现这样的情况了吧。不错，Class的继承性确保我们在Parent class添加的Public/Protect能被Child Class继承。比如：如果Vector是一个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;}
　}
}

如果我们在Vector Class中添加一个Adds Method，所有的Child Class都不会受到影响。