Kotlin 扩展

Kotlin 允许为已有类添加新函数（扩展函数）和属性（扩展属性）。

扩展函数

基本语法

// 为 String 添加扩展函数
fun String.addExclamation(): String {
    return this + "!"
}

fun main() {
    val str = "Hello"
    println(str.addExclamation())  // Hello!
}

扩展函数原理

扩展函数实际上是静态方法的语法糖：

// Kotlin 扩展
fun String.addExclamation(): String = this + "!"

// 编译后的 Java 等价
public static String addExclamation(String receiver) {
    return receiver + "!";
}

泛型扩展函数

T.EXTENSION

// 为所有类型添加通用扩展
fun <T> T.print(): T {
    println(this)
    return this
}

fun <T> T.describe(): String {
    return "Value: $this"
}

fun main() {
    42.print()  // 42
    "hello".describe()  // Value: hello
}

可空接收者

// 为可空类型添加扩展
fun String?.orEmpty(): String {
    return this ?: ""
}

fun main() {
    val nullStr: String? = null
    println(nullStr.orEmpty())  // 空字符串
    
    val str: String = "Hello"
    println(str.orEmpty())  // Hello
}

扩展属性

基本语法

// 为 String 添加扩展属性
val String.lastChar: Char
    get() = this[length - 1]

// 可变扩展属性
var StringBuilder.lastChar: Char
    get() = get(length - 1)
    set(value) {
        setCharAt(length - 1, value)
    }

fun main() {
    println("Hello".lastChar)  // o
    
    val sb = StringBuilder("Hello")
    sb.lastChar = '!'
    println(sb)  // Hell!
}

扩展作用域

顶层扩展

// File: Extensions.kt
fun String.addPrefix(prefix: String): String {
    return "$prefix$this"
}

// 在任何地方使用
fun main() {
    println("World".addPrefix("Hello, "))  // Hello, World
}

类内扩展

class MyClass {
    fun String.extension() {
        // 可以访问 String 的成员
        println("String: $this")
    }
    
    fun test() {
        // 在类内部调用
        "Hello".extension()
    }
}

伴生对象扩展

class MyClass {
    companion object
}

// 为伴生对象添加扩展
fun MyClass.Companion.create(): MyClass {
    return MyClass()
}

fun main() {
    val obj = MyClass.create()
}

扩展应用

可空类型扩展

// isNullOrEmpty 替代
fun <T : Any> T?.isNullOrEmpty(): Boolean {
    return this == null || (this is Collection<*>) && this.isEmpty()
}

// 安全调用
fun <T> List<T>.secondOrNull(): T? {
    return if (size >= 2) this[1] else null
}

常见扩展

// String 扩展
fun String.isEmail(): Boolean {
    return contains("@") && contains(".")
}

fun String.toTitleCase(): String {
    return split(" ").joinToString(" ") { 
        it.replaceFirstChar { c -> c.uppercase() }
    }
}

// List 扩展
fun <T> List<T>.takeRandom(): T? {
    return if (isEmpty()) null else random()
}

小结

本章我们学习了：

1. 扩展函数：为已有类添加新函数
2. 泛型扩展：为所有类型添加通用扩展
3. 扩展属性：为已有类添加新属性
4. 扩展作用域：顶层和类内扩展
5. 伴生对象扩展：为伴生对象添加扩展

练习

1. 为 Int 添加阶乘计算扩展函数
2. 为 MutableList 添加 swap 函数
3. 为 String 添加判断邮箱的扩展
4. 创建自定义扩展库