Kotlin 中 companion object 扩展函数详解

companion object 的扩展函数是 Kotlin 中一个强大但稍显复杂的特性，它允许你为类的伴随对象添加新的函数。下面我会通过清晰的示例和解释帮助你理解这个概念。

基本概念

扩展函数允许你为已有的类添加新函数，而无需继承或修改原始类。当这个扩展函数是针对 companion object 时，它就成为了一种"类级别"的扩展。

基本语法

class MyClass {companion object  // 可以命名为 Companion 或其它名称，也可以不命名
}// 为 MyClass 的 companion object 添加扩展函数
fun MyClass.Companion.sayHello() {println("Hello from companion extension")
}

为什么需要这种扩展？

1. 为已有类添加静态工具方法（类似 Java 的静态方法）

2. 保持代码组织性（相关函数集中在一起）

3. 无法修改原始类时添加功能

详细示例

示例1：基础使用

class Logger {companion object  // 空的 companion object
}// 为 Logger 的 companion object 添加扩展函数
fun Logger.Companion.debug(message: String) {println("[DEBUG] $message")
}// 使用
fun main() {Logger.debug("This is a debug message")// 输出: [DEBUG] This is a debug message
}

示例2：带 receiver 的扩展

class Config {companion object
}fun Config.Companion.load(configFile: String): Map<String, String> {println("Loading config from $configFile")return mapOf("key" to "value") // 模拟加载配置
}// 使用
fun main() {val config = Config.load("app.conf")println(config) // 输出: {key=value}
}

高级用法

为第三方类添加扩展

// 假设这是一个第三方库中的类，我们不能修改它
class ThirdPartyClass {companion object
}// 我们可以为它添加扩展
fun ThirdPartyClass.Companion.newFeature() {println("Added new feature to third party class")
}

结合泛型使用

class Box<T> {companion object
}fun <T> Box.Companion.create(value: T): Box<T> {println("Creating box with $value")return Box<T>()
}// 使用
fun main() {val stringBox = Box.create("Hello")val intBox = Box.create(42)
}

与普通扩展函数的区别

特性	普通扩展函数	companion object 扩展函数
定义方式	fun ClassName.func()	fun ClassName.Companion.func()
调用方式	实例上调用	类名上直接调用
访问权限	可以访问实例成员	只能访问 companion object 成员
使用场景	增强实例功能	添加类级别工具方法

实际应用场景

工具类函数：

class StringUtils {companion object
}fun StringUtils.Companion.isValidEmail(email: String): Boolean {return email.contains("@")
}// 使用
StringUtils.isValidEmail("[e-mail]")

DSL 构建：

class HTML {companion object
}fun HTML.Companion.div(block: Div.() -> Unit): Div {val div = Div()div.block()return div
}

库的扩展：

// 为 Android 的 Toast 添加扩展
fun Toast.Companion.showShort(context: Context, message: String) {Toast.makeText(context, message, Toast.LENGTH_SHORT).show()
}// 使用
Toast.showShort(context, "Hello")

注意事项

companion object 必须存在：

class NoCompanion // 没有 companion object// 这会编译错误
fun NoCompanion.Companion.extension() {} 

命名 companion object：

class Named {companion object Factory
}// 必须使用正确的名称
fun Named.Factory.extension() {}

优先级： 

• 如果 companion object 本身有同名方法，会优先调用成员方法
• 扩展函数不会覆盖已有方法

通过理解这些概念和示例，你应该能够掌握如何为 companion object 创建和使用扩展函数了。这种技术特别适合在保持代码整洁的同时为类添加实用功能。