中级: 扩展函数

扩展函数
作用域函数
带接收者的 lambda 表达式
类和接口
对象
开放类和特殊类
属性
空安全
库和 API

在本章中，你将探索特殊的 Kotlin 函数，它们能让你的代码更简洁易读。了解它们如何帮助你使用高效设计模式，将你的项目提升到新的水平。

扩展函数

在软件开发中，你经常需要在不修改原始源代码的情况下，改变程序的行为。例如，在你的项目中，你可能想为来自第三方库的类添加额外功能。

扩展函数允许你为类添加额外功能以扩展它。你调用扩展函数的方式与调用类的成员函数的方式相同。

在介绍扩展函数的语法之前，你需要理解 接收者类型 和 接收者对象 这两个术语。

接收者对象是函数在其上被调用的对象。换句话说，接收者是信息被共享的位置或与之共享的对象。

在此示例中，main() 函数调用了 .first() 函数。.first() 函数在 readOnlyShapes 变量上调用，因此 readOnlyShapes 变量是接收者。

接收者对象具有一个 类型，以便编译器理解何时可以使用该函数。

此示例使用了标准库中的 .first() 函数来返回 list 中的第一个元素。要创建你自己的扩展函数，请写下你想要扩展的类的名称，后跟一个 . 和你的函数名称。然后继续编写函数声明的其余部分，包括其实参和返回类型。

例如：

fun String.bold(): String = "<b>$this</b>"

fun main() {
    // "hello" 是接收者对象
    println("hello".bold())
    // <b>hello</b>
}

在此示例中：

• String 是被扩展的类，也称为接收者类型。
• bold 是扩展函数的名称。
• .bold() 扩展函数的返回类型是 String。
• "hello"，一个 String 的实例，是接收者对象。
• 接收者对象通过 关键字：this 在函数体内部被访问。
• 字符串内插 ($this) 用于访问 this 的值。
• .bold() 扩展函数接受一个字符串，并将其包裹在 <b> HTML 元素中以显示粗体文本。

面向扩展的设计

你可以在任何地方定义扩展函数，这使你能够创建面向扩展的设计。这些设计将核心功能与有用但非必要的特性分开，使你的代码更易读、更易维护。

一个很好的例子是 Ktor 库中的 HttpClient 类，它有助于执行网络请求。其核心功能是单个 request() 函数，它接收 HTTP 请求所需的所有信息：

class HttpClient {
    fun request(method: String, url: String, headers: Map<String, String>): HttpResponse {
        // 网络代码
    }
}

在实践中，最常见的 HTTP 请求是 GET 或 POST 请求。对于库而言，为这些常见用例提供更短的名称是合理的。然而，这些不需要编写新的网络代码，只需要特定的请求调用。换句话说，它们是定义为独立的 .get() 和 .post() 扩展函数的理想候选者：

fun HttpClient.get(url: String): HttpResponse = request("GET", url, emptyMap())
fun HttpClient.post(url: String): HttpResponse = request("POST", url, emptyMap())

这些 .get() 和 .post() 函数会使用正确的 HTTP 方法调用 request() 函数，因此你无需手动指定。它们简化了你的代码并使其更易于理解：

class HttpClient {
    fun request(method: String, url: String, headers: Map<String, String>): HttpResponse {
        println("Requesting $method to $url with headers: $headers")
        return HttpResponse("Response from $url")
    }
}

fun HttpClient.get(url: String): HttpResponse = request("GET", url, emptyMap())

fun main() {
    val client = HttpClient()

    // 直接使用 request() 发起 GET 请求
    val getResponseWithMember = client.request("GET", "https://example.com", emptyMap())

    // 使用 get() 扩展函数发起 GET 请求
    val getResponseWithExtension = client.get("https://example.com")
}

这种面向扩展的方法在 Kotlin 的 标准库 和其他库中被广泛使用。例如，String 类有许多 扩展函数 可帮助你处理字符串。

关于扩展函数的更多信息，请参见 Extensions。

实践

练习 1

编写一个名为 isPositive 的扩展函数，它接受一个整数并检测它是否为正数。

fun Int.// Write your code here

fun main() {
    println(1.isPositive())
    // true
}

示例解决方案

fun Int.isPositive(): Boolean = this > 0

fun main() {
    println(1.isPositive())
    // true
}

练习 2

编写一个名为 toLowercaseString 的扩展函数，它接受一个字符串并返回其小写版本。

提示

使用 String 类型的 .lowercase() 函数。

fun // Write your code here

fun main() {
    println("Hello World!".toLowercaseString())
    // hello world!
}

示例解决方案

fun String.toLowercaseString(): String = this.lowercase()

fun main() {
    println("Hello World!".toLowercaseString())
    // hello world!
}