扩展方法和Enumerable

2023-11-15 15:40:22

LINQ是我最喜欢的功能之一，程序中到处是data.Where(x=x>5).Select(x)等等的代码，她使代码看起来更好，更容易编写，使用起来也超级方便，foreach使循环更加容易，而不用for int..，linq用起来那么爽，那么linq内部是如何实现的？我们如何自定义linq？我们这里说的linq不是from score in scores where score > 80 select score;而是System.Linq哦。了解Ling之前先要了解扩展方法，因为linq的实质还是扩展方法。

扩展方法

扩展方法使你能够向现有类型“添加”方法，而无需创建新的派生类型、重新编译或以其他方式修改原始类型。扩展方法是一种特殊的静态方法，但可以像扩展类型上的实例方法一样进行调用。

例如：

namespace ExtensionMethods
{
    public static class MyExtensions
    {
        public static int WordCount(this string str)
        {
            return str.Split(new char[] { ' ', '.', '?' }, 
                             StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries).Length;
        }
    }   
}
//添加引用
using ExtensionMethods;  
//使用
string s = "Hello Extension Methods";  
int i = s.WordCount();

微软扩展方法建议

微软MSDN上的建议：通常，建议只在不得已的情况下才实现扩展方法，并谨慎地实现。只要有可能，都应该通过创建从现有类型派生的新类型来达到这一目的。

扩展方法建议

1. 当功能与扩展类型最相关时，可以考虑使用扩展方法。
2. 当对第三方库进行扩充的时候，可以考虑使用扩展方法。
3. 当您不希望将某些依赖项与扩展类型混合使用时，可以使用扩展方法来实现关注点分离。
4. 如果不确定到底使用还是不使用扩展方法，那就不要用。

扩展方法是C#语言的一个很好的补充，她使我们能够编写更好，更容易读的代码，但是也应该小心使用，不恰当的使用扩展方法可能导致可读性降低，使测试困难，容易出错。

System.Linq

System.Linq用起来那么好，她内部是如何实现的，当然是查看源码了。

Where源码

public static IEnumerable<TSource> Where<TSource>(this IEnumerable<TSource> source, Func<TSource, bool> predicate) {
    if (source == null) throw Error.ArgumentNull("source");
    if (predicate == null) throw Error.ArgumentNull("predicate");
    if (source is Iterator<TSource>) return ((Iterator<TSource>)source).Where(predicate);
    if (source is TSource[]) return new WhereArrayIterator<TSource>((TSource[])source, predicate);
    if (source is List<TSource>) return new WhereListIterator<TSource>((List<TSource>)source, predicate);
    return new WhereEnumerableIterator<TSource>(source, predicate);
}

这个方法就是一个扩展方法，对数据进行了处理，具体的处理都是在对象中的MoveNext中

public override bool MoveNext() {
    if (state == 1) {
        while (index < source.Length) {
            TSource item = source[index];
            index++;
            if (predicate(item)) {
                current = item;
                return true;
            }
        }
        Dispose();
    }
    return false;
}

可以看出就是一个循环处理，如果你觉得还是不清楚，可以看WhereIterator方法

static IEnumerable<TSource> WhereIterator<TSource>(IEnumerable<TSource> source, Func<TSource, int, bool> predicate) {
    int index = -1;
    foreach (TSource element in source) {
        checked { index++; }
        if (predicate(element, index)) yield return element;
    }
}

这下明白了，linq就是扩展方法，对数据进行处理，返回所需要的数据，知道了原理之后，可以写自己的linq扩展方法了。
我想写一个带有控制台输出的Where扩展方法

public static IEnumerable<TSource> WhereWithLog<TSource>(this IEnumerable<TSource> source, Func<TSource, bool> predicate)
{
    if (source == null)
    {
        throw new ArgumentNullException("source", "不能为空");
    }

    if (predicate == null)
    {
        throw new ArgumentNullException("predicate", "不能为空");
    }


    int index = 0;
    foreach (var item in source)
    {
        Console.WriteLine($"Where item：{item}，结果：{predicate(item)}");
        if (predicate(item))
        {
            yield return item;
        }
        index++;
    }
}

实现一个打乱数据的扩展方法，这里的方法用了约束，只能是值类型。

public static IEnumerable<T> ShuffleForStruct<T>(this IEnumerable<T> source) where T : struct
{
    if (source == null)
        throw new ArgumentNullException("source", "不能为空");

    var data = source.ToList();
    int length = data.Count() - 1;
    for (int i = length; i > 0; i--)
    {
        int j = rd.Next(i + 1);
        var temp = data[j];
        data[j] = data[i];
        data[i] = temp;
    }

    return data;
}

到此为止是不是觉得Enumerable中的方法也就是那么回事，没有那么难，我也可以实现。

应评论的需要增加whereif，条件为true执行左边的条件，false执行右边的条件，例如:data.WhereIf(x => x > 5, x => x + 10, x => x - 10)

public static IEnumerable<TSource> WhereIf<TSource>(this IEnumerable<TSource> source, Func<TSource,bool> predicate, Func<TSource, TSource> truePredicate, Func<TSource, TSource> falsePredicate)
{
    if (source == null)
    {
        throw new ArgumentNullException("source", "不能为空");
    }

    if (predicate == null)
    {
        throw new ArgumentNullException("predicate", "不能为空");
    }

    if (truePredicate == null)
    {
        throw new ArgumentNullException("truePredicate", "不能为空");
    }

    if (falsePredicate == null)
    {
        throw new ArgumentNullException("falsePredicate", "不能为空");
    }

    foreach (var item in source)
    {
        if (predicate(item))
        {
            yield return truePredicate(item);
        }
        else {
            yield return falsePredicate(item);
        }
    }
}

或者简单的whereif，true执行条件，false不执行,例如：data.WhereIf(x => x > 5,true)

public static IEnumerable<TSource> WhereIf<TSource>(this IEnumerable<TSource> source, Func<TSource, bool> predicate, bool condition)
{
    return condition ? source.Where(predicate) : source;
}

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