C#核心學習（七）面向對象--封裝（6）C#中的拓展方法與運算符重載: 讓代碼更“聰明”的魔法

一、什么是拓展方法？

二、拓展方法有啥用？怎么寫拓展方法？

1. ?核心用途

2. ?編寫步驟

實現步驟

關鍵點說明

關鍵規則

3. ?注意事項

三、什么是運算符重載？

四、運算符重載有啥用？怎么寫？

1. ?核心用途

2. ?編寫步驟

3. ?可重載的運算符

4. ?注意事項

五、總結

?對比表：拓展方法 vs 運算符重載

前言：當代碼學會“七十二變”?

????????有沒有想過，讓?string?類型突然學會統計單詞數？或者讓你的自定義類像?int?一樣支持加減乘除？

????????C#的拓展方法就像“魔法外掛”，能讓任何類型瞬間解鎖新技能，而運算符重載則是“對象變身術”，讓你的類搖身一變成為數學高手！

本文將揭秘這兩個神器的使用秘籍，讓你告別冗長代碼，擁抱優雅語法——從此，你的代碼不僅能“說話”，還能“算卦”！

一、什么是拓展方法？

????????拓展方法（Extension Methods）?是C#中一種特殊的語法，允許為現有類型（包括密封類或系統類型）添加新方法，而無需修改原始代碼或創建子類。

概念
為現有的非靜態變量添加新方法
作用
1.提高程序拓展性
2.不需要在對象中重新寫方法
3.不需要繼承來添加方法
4.為別人封裝的類型寫額外的方法
特點
1.一定是寫在靜態類中
2.一定是個靜態函數
3.第一個參數為拓展目標
4.第一個參數用this修飾

?核心特點：
- 定義在靜態類中，方法為靜態方法。
- 第一個參數用?this?關鍵字修飾，表示要擴展的類型。
- ?擴展方法的本質是一個靜態方法，但在調用時，編譯器會自動將實例對象（即調用者）?作為第一個參數傳遞進去。這種語法糖讓擴展方法看起來像是實例方法，但實際上背后是靜態方法的調用邏輯。

基本語法：訪問修飾符 static 返回值函數名(this 拓展類名參數名，參數類型參數名，)

?示例：為?string?類型添加一個統計單詞數的方法。

public static class StringExtensions {public static int WordCount(this string str) {return str.Split(new[] {' ', '.', '?'}, StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries).Length;}
}// 使用
string text = "Hello, how are you?";
Console.WriteLine(text.WordCount()); // 輸出 4

二、拓展方法有啥用？怎么寫拓展方法？

1. ?核心用途

?擴展現有類型功能：尤其適用于無法修改源碼的類（如系統類型或第三方庫）。
?鏈式調用：讓代碼更流暢（如LINQ基于拓展方法實現）。

var numbers = new List<int> { 1, 2, 3 };
var sum = numbers.Where(n => n > 1).Sum(); // LINQ的Where和Sum均為拓展方法

2. ?編寫步驟

?創建靜態類：類名建議以?Extensions?結尾（如?StringExtensions）。
?定義靜態方法：第一個參數用?this?修飾，表示目標類型。

基本語法：訪問修飾符 static 返回值函數名(this 拓展類名參數名，參數類型參數名，)

public static class MathExtensions {public static double Square(this int num) => num * num;
}
// 使用
int num = 5;
Console.WriteLine(num.Square()); // 25

????????除了為系統內部的類型進行拓展方法，我們自己還可以為自己寫的靜態類進行拓展方法：??????假設有一個?Product?類，表示商品信息：

實現步驟

?定義靜態類：創建名為?ProductExtensions?的靜態類。
?編寫擴展方法：添加一個靜態方法，第一個參數用?this Product product?修飾。
?實現邏輯：在方法內部訪問?Product?的公開屬性。

public class Product {public string Name { get; set; }public decimal Price { get; set; }public int Stock { get; set; }
}

????????我們希望為?Product?添加一個擴展方法，用于生成商品描述的格式化字符串，而無需修改?Product?類的原始代碼。就可以如下書寫：

public static class ProductExtensions {// 擴展方法：生成商品描述public static string GetDescription(this Product product) {return $"{product.Name} - 價格：￥{product.Price}，庫存：{product.Stock}件";}// 擴展方法：檢查庫存是否充足public static bool IsInStock(this Product product, int requiredQuantity) {return product.Stock >= requiredQuantity;}
}

測試:

// 創建商品實例
var product = new Product {Name = "無線藍牙耳機",Price = 299.99m,Stock = 50
};// 調用擴展方法
string description = product.GetDescription();
bool isAvailable = product.IsInStock(30);Console.WriteLine(description); 
// 輸出：無線藍牙耳機 - 價格：￥299.99，庫存：50件
Console.WriteLine(isAvailable ? "庫存充足" : "庫存不足"); 
// 輸出：庫存充足

關鍵點說明

?靜態類與靜態方法：

所有擴展方法必須定義在?static class?中。
方法本身必須是?static?的，且第一個參數用?this?關鍵字標記目標類型。

?訪問權限：

擴展方法只能訪問目標類型的 ?**public?成員**?（如?Product?的?Name、Price）。
無法訪問?private?或?protected?成員。

?命名空間依賴：

若擴展方法定義在命名空間?MyExtensions?中，使用時需通過?using MyExtensions;?引入。?

關鍵規則

?隱式傳遞實例：
- 調用擴展方法時，實例對象（如?product）會自動成為靜態方法的第一個參數。
- 你無需（也不能）手動傳遞該參數。
?附加參數：
- 擴展方法定義中除第一個參數（this參數）外的其他參數，需在調用時顯式傳入。
- 例如?IsInStock(30)?中的?30?對應方法定義中的?requiredQuantity。

補充示例：為系統自帶類int拓展的方法：

public static class IntExtensions {// 判斷數字是否為偶數public static bool IsEven(this int number) {return number % 2 == 0;}// 計算數字的平方public static int Square(this int number) {return number * number;}
}// 使用
int num = 5;
Console.WriteLine(num.IsEven()); // 輸出 False
Console.WriteLine(num.Square()); // 輸出 25

3. ?注意事項

拓展方法優先級低于類的實例方法。????????
無法訪問類型的私有成員。
需通過命名空間引入拓展方法所在的類。

三、什么是運算符重載？

????????運算符重載（Operator Overloading）?允許為自定義類型重新定義運算符的行為?（如?+,?==,?>?等）。

概念
讓自定義的類和結構體
能夠運用運算符?

使用關鍵字
operator

特點
1.一定是一個公共的靜態方法
2.返回值寫在operator前
3.邏輯處理自定義

作用
讓自定義類和結構體對象可以進行運算
注意
1.條件運算符需要成對出現
2.一個符號可以多次重載
3.不能使用ref out?

?核心規則：
- 使用?operator?關鍵字定義。
- 必須是?public static?方法。
?示例：為自定義的?Vector?類重載?+?運算符。
語法：public static 返回類型 operator 運算符（參數列表）

public class Vector {public int X { get; }public int Y { get; }public Vector(int x, int y) { X = x; Y = y; }public static Vector operator +(Vector a, Vector b) {return new Vector(a.X + b.X, a.Y + b.Y);}
}// 使用
Vector v1 = new Vector(1, 2);
Vector v2 = new Vector(3, 4);
Vector sum = v1 + v2; // sum.X=4, sum.Y=6

四、運算符重載有啥用？怎么寫？

1. ?核心用途

?自然語義：讓自定義類型支持直觀的運算符操作（如復數相加、矩陣乘法）。
?提高可讀性：用?a + b?替代?a.Add(b)。

2. ?編寫步驟

?定義運算符方法：指定運算符和操作數類型。
?實現運算邏輯：返回計算結果

語法：public static 返回類型 operator 運算符（參數列表）

如下是一個用來計算溫度的? “? + ”：

public class Temperature {public double Celsius { get; }public Temperature(double celsius) { Celsius = celsius; }public static Temperature operator +(Temperature t1, Temperature t2) {return new Temperature(t1.Celsius + t2.Celsius);}
}

3. ?可重載的運算符

?運算符類型	?示例
算術運算符	`+`,?`-`,?`*`,?`/`,?`%`
比較運算符	`==`,?`!=`,?`>`,?`<`,?`>=`,?`<=`
轉換運算符	`implicit`?或?`explicit`

4. ?注意事項

必須成對重載（如重載?==?必須同時重載?!=）。
不能重載賦值運算符（如?=、+=）。
避免過度使用導致邏輯混亂（如讓?+?執行減法操作）。

五、總結

?對比表：拓展方法 vs 運算符重載

?特性	?拓展方法	?運算符重載
?核心目的	擴展現有類型的功能	自定義類型支持運算符操作
?語法要求	靜態類 +?`this`?參數	`public static operator`
?適用場景	工具方法、鏈式調用、LINQ	數學運算、集合操作、語義化操作
?限制	無法訪問私有成員	需成對重載、不能重載所有運算符