拡張宣言 (C# リファレンス)

C# 14 以降では、最上位レベルの非ジェネリック static class 宣言では、 extension ブロックを使用して 拡張メンバーを宣言できます。 拡張メンバーはメソッドまたはプロパティであり、インスタンスまたは静的メンバーと見なすことができます。 以前のバージョンの C# では、最上位の非ジェネリック静的クラスで宣言された静的 メソッド の最初のパラメーターに修飾子として this を追加することで拡張メソッドを有効にします。

extension ブロックは、拡張メンバーの型と受信者を指定します。 extension宣言内でメソッド、プロパティ、または演算子を宣言できます。 次の例では、インスタンス拡張メソッド、インスタンス プロパティ、および静的演算子メソッドを定義する 1 つの拡張ブロックを宣言します。

/// <summary>
/// Contains extension members for numeric sequences.
/// </summary>
public static class NumericSequences
{
    /// <summary>
    /// Defines extensions for integer sequences.
    /// </summary>
    /// <param name="sequence">The sequence used as a receiver.</param>
    extension(IEnumerable<int> sequence)
    {
        /// <summary>
        /// Adds a scalar value to each element in the sequence.
        /// </summary>
        /// <param name="operand">The amount to add.</param>
        /// <returns>
        /// A new sequence where each value contains the updated value.
        /// </returns>
        public IEnumerable<int> AddValue(int operand)
        {
            foreach (var item in sequence)
            {
                yield return item + operand;
            }
        }

        /// <summary>
        /// Gets the median value of the sequence.
        /// </summary>
        /// <remarks>
        /// This value is calculated when requested.
        /// </remarks>
        public int Median
        {
            get
            {

                var sortedList = sequence.OrderBy(n => n).ToList();
                int count = sortedList.Count;
                int middleIndex = count / 2;

                if (count % 2 == 0)
                {
                    // Even number of elements: average the two middle elements
                    return (sortedList[middleIndex - 1] + sortedList[middleIndex]);
                }
                else
                {
                    // Odd number of elements: return the middle element
                    return sortedList[middleIndex];
                }
            }
        }

        /// <summary>
        /// Concatenates two sequences of integers into a single sequence.
        /// </summary>
        /// <remarks>The resulting sequence enumerates all elements from <paramref name="left"/> in order,
        /// followed by all elements from <paramref name="right"/>. Enumeration is deferred and performed lazily as the
        /// returned sequence is iterated.</remarks>
        /// <param name="left">The first sequence of integers to concatenate. Cannot be null.</param>
        /// <param name="right">The second sequence of integers to concatenate. Cannot be null.</param>
        /// <returns>A sequence that contains the elements of the first sequence followed by the
        /// elements of the second sequence.</returns>
        public static IEnumerable<int> operator +(IEnumerable<int> left, IEnumerable<int> right)
            => left.Concat(right);
    }
}

extensionは、sequenceであるレシーバー (IEnumerable<int>) を定義します。 受信側の型には、非ジェネリック型、オープン ジェネリック型、または閉じたジェネリック型を指定できます。 sequence名は、その拡張機能で宣言されているすべてのインスタンス メンバーのスコープ内にあります。 拡張メソッドとプロパティの両方が sequenceにアクセスします。

拡張メンバーは、受信側の型のメンバーであるかのようにアクセスします。

IEnumerable<int> numbers = Enumerable.Range(1, 10);
numbers = numbers.AddValue(10);

var median = numbers.Median;

var combined = numbers + Enumerable.Range(100, 10);

同じ受信者を共有している限り、1 つのブロックで任意の数のメンバーを宣言できます。 1 つのクラスで宣言できる拡張ブロックの数は 1 つだけです。 異なる拡張機能では、同じ型または受信者の名前を宣言する必要はありません。 唯一のメンバーが静的な場合、拡張パラメーターにはパラメーター名を含める必要はありません。

/// <summary>
/// Provides static extensions for the <see cref="IEnumerable{Int32}"/> type.
/// </summary>
extension(IEnumerable<int>)
{
    // Method:
    /// <summary>
    /// Generates a sequence of integers, starting from a specified value and incrementing by a given amount.
    /// </summary>
    /// <param name="low">The starting value of the sequence.</param>
    /// <param name="count">The number of integers to generate. Must be non-negative.</param>
    /// <param name="increment">The value by which to increment each subsequent integer in the sequence.</param>
    /// <returns>
    /// An enumerable collection of integers, beginning with the specified starting value and containing the
    /// specified number of elements, each incremented by the given amount.
    /// </returns>
    public static IEnumerable<int> Generate(int low, int count, int increment)
    {
        for (int i = 0; i < count; i++)
            yield return low + (i * increment);
    }

    // Property:
    /// <summary>
    /// Gets an empty sequence of integers representing the identity element for sequence operations.
    /// </summary>
    /// <remarks>
    /// This property can be used as a neutral starting point when aggregating or composing
    /// sequences of integers. The returned sequence is always empty and does not allocate any storage.
    /// </remarks>
    public static IEnumerable<int> Identity => Enumerable.Empty<int>();
}

静的拡張は、受信側の種類の静的メンバーであるかのように呼び出します。

var newSequence = IEnumerable<int>.Generate(5, 10, 2);
var identity = IEnumerable<int>.Identity;

演算子は、型のユーザー定義演算子であるかのように呼び出します。

次の例は、 this 修飾子を使用した拡張メソッドを示しています。

public static class NumericSequenceExtensionMethods
{
    public static IEnumerable<int> AddValue(this IEnumerable<int> sequence, int operand)
    {
        foreach (var item in sequence)
            yield return item + operand;
    }
}

IEnumerable<int> インターフェイスのメンバーであるかのように、他のメソッドから Add メソッドを呼び出すことができます。

IEnumerable<int> numbers = Enumerable.Range(1, 10);
numbers = numbers.AddValue(10);

どちらの形式の拡張メソッドでも、同じ中間言語 (IL) が生成されます。 呼び出し元は、それらを区別することはできません。 実際、既存の拡張メソッドを、破壊的変更なしで新しいメンバー構文に変換できます。 形式はバイナリとソースの両方に互換性があります。

汎用拡張ブロック

拡張ブロックで宣言された拡張メンバーの型パラメーターを指定する場所は、型パラメーターが必要な場所によって異なります。

• 型パラメーターが受信側で使用されている場合は、 extension 宣言に型パラメーターを追加します。
• 型が受信側で指定された型パラメーターと異なる場合は、型パラメーターをメンバー宣言に追加します。
• 両方の場所で同じ型パラメーターを指定することはできません。

次の例は、2 つの拡張メンバーが 2 番目の型パラメーターを必要とする IEnumerable<T> の拡張ブロックを示しています。

/// <summary>
/// Contains generic extension members for sequences.
/// </summary>
public static class GenericExtensions
{
    /// <summary>
    /// Defines extensions for generic sequences.
    /// </summary>
    /// <typeparam name="TReceiver">The type of elements in the receiver sequence.</typeparam>
    /// <param name="source">The sequence used as a receiver.</param>
    extension<TReceiver>(IEnumerable<TReceiver> source)
    {
        /// <summary>
        /// Returns a sequence containing a specified number of elements from the source, starting at a given index.
        /// </summary>
        /// <param name="start">The zero-based index at which to begin retrieving elements. Must be greater than or equal to 0.</param>
        /// <param name="count">The number of elements to return. Must be greater than or equal to 0.</param>
        /// <returns>
        /// An <see cref="IEnumerable{TReceiver}"/> that contains up to <paramref name="count"/> elements from the
        /// source sequence, starting at the element at position <paramref name="start"/>. If <paramref name="start"/>
        /// is greater than the number of elements in the source, an empty sequence is returned.
        /// </returns>
        public IEnumerable<TReceiver> Spread(int start, int count)
            => source.Skip(start).Take(count);

        /// <summary>
        /// Returns a sequence that contains the elements of the original sequence followed by the elements of a
        /// specified sequence, each transformed by a converter function.
        /// </summary>
        /// <remarks>
        /// Enumeration of the returned sequence will not start until the sequence is iterated.
        /// The converter function is applied to each element of the appended sequence as it is enumerated.
        /// </remarks>
        /// <typeparam name="TArg">The type of the elements in the sequence to append.</typeparam>
        /// <param name="second">The sequence whose elements are to be appended after being converted. Cannot be null.</param>
        /// <param name="Converter">A function to convert each element of the appended sequence to the result type. Cannot be null.</param>
        /// <returns>
        /// An IEnumerable<TReceiver> that contains the elements of the original sequence followed by the converted
        /// elements of the specified sequence.
        /// </returns>
        public IEnumerable<TReceiver> Append<TArg>(IEnumerable<TArg> second, Func<TArg, TReceiver> Converter)
        {
            foreach(TReceiver item in source)
            {
                yield return item;
            }
            foreach (TArg item in second)
            {
                yield return Converter(item);
            }
        }

        /// <summary>
        /// Returns a sequence that consists of the elements of the specified collection, transformed by the provided
        /// converter, followed by the elements of the current sequence.
        /// </summary>
        /// <remarks>
        /// Enumeration of the returned sequence will not start until the sequence is iterated.
        /// Both the input collection and the converter function must not be null; otherwise, an exception will be
        /// thrown at enumeration time.
        /// </remarks>
        /// <typeparam name="TArg">The type of the elements in the collection to prepend.</typeparam>
        /// <param name="second">The collection whose elements are to be transformed and prepended to the current sequence. Cannot be null.</param>
        /// <param name="converter">A function to convert each element of the prepended collection to the target type. Cannot be null.</param>
        /// <returns>
        /// An IEnumerable<TReceiver> that contains the converted elements of the specified collection followed by the
        /// elements of the current sequence.
        /// </returns>
        public IEnumerable<TReceiver> Prepend<TArg>(IEnumerable<TArg> second, Func<TArg, TReceiver> converter)
        {
            foreach (TArg item in second)
            {
                yield return converter(item);
            }
            foreach (TReceiver item in source)
            {
                yield return item;
            }
        }
    }
}

メンバーAppendとPrependは、変換のための追加の型パラメーターを指定します。 どのメンバーも、受信側の型パラメーターを繰り返しません。

同等の拡張メソッド宣言は、これらの型パラメーターのエンコード方法を示しています。

public static class GenericExtensions
{
    public static IEnumerable<T> Spread<T>(this IEnumerable<T> source, int start, int count)
        => source.Skip(start).Take(count);

    public static IEnumerable<T1> Append<T1, T2>(this IEnumerable<T1> source, IEnumerable<T2> second, Func<T2, T1> Converter)
    {
        foreach (T1 item in source)
        {
            yield return item;
        }
        foreach (T2 item in second)
        {
            yield return Converter(item);
        }
    }

    public static IEnumerable<T1> Prepend<T1, T2>(this IEnumerable<T1> source, IEnumerable<T2> second, Func<T2, T1> Converter)
    {
        foreach (T2 item in second)
        {
            yield return Converter(item);
        }
        foreach (T1 item in source)
        {
            yield return item;
        }
    }
}

こちらも参照ください

• 拡張機能の機能仕様

C# 言語仕様

詳細については、C# 言語仕様のを参照してください。 言語仕様は、C# の構文と使用法の決定的なソースです。