扩展函数

扩展函数（Extension Functions）是 Kotlin 中一项强大的特性，允许开发者在不修改原始类的情况下，为现有类添加新的函数。这一特性极大地增强了代码的可读性和灵活性，同时避免了继承或装饰器模式的复杂性。

1. 扩展函数的定义

扩展函数的语法如下：

fun ClassName.functionName(parameters): ReturnType {
    // 函数体
}

其中：

  • ClassName 是被扩展的类（称为接收者类型）。
  • functionName 是扩展函数的名称。
  • 在函数体内，可以通过 this 访问接收者对象的成员（类似于类的成员函数）。

示例：为 String 类添加扩展函数

fun String.addExclamation(): String {
    return "$this!"
}

fun main() {
    val greeting = "Hello"
    println(greeting.addExclamation()) // 输出：Hello!
}

2. 扩展函数的特性

（1）静态解析

扩展函数是静态绑定的，即在编译时根据接收者的声明类型确定调用的函数，而非运行时实际类型。例如：

open class Animal
class Dog : Animal()

fun Animal.speak() = "Animal sound"
fun Dog.speak() = "Woof!"

fun main() {
    val animal: Animal = Dog()
    println(animal.speak()) // 输出：Animal sound（静态解析为 Animal 的扩展函数）
}

（2）作用域限制

扩展函数的作用域取决于其定义的位置：

  • 定义在顶层（包级）：全局可用，需导入。
  • 定义在类内：仅在该类中可用。

（3）与成员函数的优先级

如果扩展函数与类的成员函数同名且参数相同，成员函数优先调用。

3. 扩展函数的实际应用场景

（1）增强标准库类

// 为 List 添加一个计算平均值的扩展函数
fun List<Int>.average(): Double {
    if (isEmpty()) return 0.0
    return sum().toDouble() / size
}

（2）简化工具类

替代 Java 中的静态工具类：

// 传统工具类
object StringUtils {
    fun capitalize(str: String): String {
        return str.replaceFirstChar { it.uppercase() }
    }
}

// Kotlin 扩展函数方式
fun String.capitalize(): String {
    return replaceFirstChar { it.uppercase() }
}

（3）DSL 构建

扩展函数是构建领域特定语言（DSL）的核心工具之一：

fun html(init: HTML.() -> Unit): HTML {
    val html = HTML()
    html.init()
    return html
}

class HTML {
    fun body(init: Body.() -> Unit) { ... }
}

// 使用 DSL
html {
    body {
        // 配置 body
    }
}

4. 扩展属性

Kotlin 还支持扩展属性（Extension Properties），但需要注意：

  • 不能存储状态（不能有幕后字段）。
  • 语法与扩展函数类似。

示例：

val String.lastChar: Char
    get() = this[length - 1]

fun main() {
    println("Kotlin".lastChar) // 输出：n
}

5. 注意事项

  1. 扩展函数不是真正的类成员，无法访问私有或受保护的成员。
  2. 过度使用扩展函数可能导致代码可读性下降，建议合理使用。
  3. 优先为标准库或第三方库的类添加扩展，而非自己的类（直接修改类更合适）。

通过扩展函数，Kotlin 实现了对现有类的无缝扩展，同时保持了代码的简洁性和表现力。

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