访问规则

扩展的修饰符

扩展本身不能使用修饰符修饰。

例如，下面的例子中对 A 的直接扩展前使用了 public 修饰，将编译报错。

public class A {}

public extend A {}  // Error, expected no modifier before extend

扩展成员可使用的修饰符有：static、public、protected、internal、private、mut。

• 使用 private 修饰的成员只能在本扩展内使用，外部不可见。
• 使用 internal 修饰的成员可以在当前包及子包（包括子包的子包）内使用，这是默认行为。
• 使用 protected 修饰的成员在本模块内可以被访问（受导出规则限制）。当被扩展类型是 class 时，该 class 的子类定义体也能访问。
• 使用 static 修饰的成员，只能通过类型名访问，不能通过实例对象访问。
• 对 struct 类型的扩展可以定义 mut 函数。

package p1

public open class A {}

extend A {
    public func f1() {}
    protected func f2() {}
    private func f3() {}
    static func f4() {}
}

main() {
    A.f4()
    var a = A()
    a.f1()
    a.f2()
}

扩展内的成员定义不支持使用 open、override、redef 修饰。

class Foo {
    public open func f() {}
    static func h() {}
}

extend Foo {
    public override func f() {} // Error
    public open func g() {} // Error
    redef static func h() {} // Error
}

扩展的孤儿规则

为一个其它 package 的类型实现另一个 package 的接口，可能造成理解上的困扰。

为了防止一个类型被意外实现不合适的接口，仓颉不允许定义孤儿扩展，指的是既不与接口（包含接口继承链上的所有接口）定义在同一个包中，也不与被扩展类型定义在同一个包中的接口扩展。

如下代码所示，不能在 package c 中，为 package a 里的 Foo 实现 package b 里的 Bar。

只能在 package a 或者在 package b 中为 Foo 实现 Bar。

// package a
public class Foo {}

// package b
public interface Bar {}

// package c
import a.Foo
import b.Bar

extend Foo <: Bar {} // Error

扩展的访问和遮盖

扩展的实例成员与类型定义处一样可以使用 this，this 的功能保持一致。同样也可以省略 this 访问成员。扩展的实例成员不能使用 super。

class A {
    var v = 0
}

extend A {
    func f() {
        print(this.v) // Ok
        print(v) // Ok
    }
}

扩展不能访问被扩展类型中 private 修饰的成员。

class A {
    private var v1 = 0
    protected var v2 = 0
}

extend A {
    func f() {
        print(v1) // Error
        print(v2) // Ok
    }
}

扩展不能遮盖被扩展类型的任何成员。

class A {
    func f() {}
}

extend A {
    func f() {} // Error
}

扩展也不允许遮盖其它扩展增加的任何成员。

class A {}

extend A {
    func f() {}
}

extend A {
    func f() {} // Error
}

在同一个包内，对同一类型可以扩展多次，并且在扩展中可以直接调用被扩展类型的其他扩展中非 private 修饰的函数。

class Foo {}

extend Foo { // OK
    private func f() {}
    func g() {}
}

extend Foo { // OK
    func h() {
        g() // OK
        f() // Error
    }
}

扩展泛型类型时，可以使用额外的泛型约束。泛型类型的任意两个扩展之间的可见性规则如下：

• 如果两个扩展的约束相同，则两个扩展相互可见，即两个扩展内可以直接使用对方内的函数或属性；
• 如果两个扩展的约束不同，且两个扩展的约束有包含关系，约束更宽松的扩展对约束更严格的扩展可见，反之，不可见；
• 当两个扩展的约束不同时，且两个约束不存在包含关系，则两个扩展均互相不可见。

示例：假设对同一个类型 E<X> 的两个扩展分别为扩展 1 和扩展 2 ，X 的约束在扩展 1 中比扩展 2 中更严格，那么扩展 1 中的函数和属性对扩展 2 均不可见，反之，扩展 2 中的函数和属性对扩展 1 可见。

open class A {}
class B <: A {}
class E<X> {}

interface I1 {
    func f1(): Unit
}
interface I2 {
    func f2(): Unit
}

extend<X> E<X> <: I1 where X <: B {  // extension 1
    public func f1(): Unit {
        f2() // OK
    }
}

extend<X> E<X> <: I2 where X <: A   { // extension 2
    public func f2(): Unit {
        f1() // Error
    }
}

扩展的导入导出

扩展也是可以被导入和导出的，但是扩展本身不能使用可见性修饰符修饰，扩展的导出有一套特殊的规则。

对于直接扩展，当扩展与被扩展的类型在同一个包中，扩展是否导出，由被扩展类型与泛型约束（如果有）的访问修饰符同时决定，当所有的泛型约束都是导出类型（修饰符与导出规则，详见顶层声明的可见性章节）时，改扩展将被导出。当扩展与被扩展类型不在同一个包中时，该扩展不会导出。

如以下代码所示，Foo 是导出的，f1 函数所在的扩展由于不导出泛型约束，故该扩展不会被导出；f2 和 f3 函数所在的扩展的泛型约束均被导出，故该扩展被导出；f4 函数所在的扩展包含多个泛型约束，且泛型约束中 I1 未被导出，故该扩展不会被导出；f5 函数所在的扩展包含多个泛型约束，所有的泛型约束均是导出的，故该扩展会被导出。

// package a.b
package a.b

private interface I1 {}
internal interface I2 {}
protected interface I3 {}

extend Int64 <: I1 & I2 & I3 {}

public class Foo<T> {}
// The extension will not be exported
extend<T> Foo<T> where T <: I1 {
    public func f1() {}
}
// The extension will be exported, and only packages that import both Foo and I2 will be able to access it.
extend<T> Foo<T> where T <: I2 {
    public func f2() {}
}
// The extension will be exported, and only packages that import both Foo and I3 will be able to access it.
extend<T> Foo<T> where T <: I3 {
    public func f3() {}
}
// The extension will not be exported. The I1 with the lowest access level determines the export.
extend<T> Foo<T> where T <: I1 & I2 & I3 {
    public func f4() {}
}
// The extension is exported. Only the package that imports Foo, I2, and I3 can access the extension.
extend<T> Foo<T> where T <: I2 & I3 {
    public func f5() {}
}

// package a.c
package a.c
import a.b.*

main() {
    Foo<Int64>().f1() // Cannot access.
    Foo<Int64>().f2() // Cannot access. Visible only for sub-pkg.
    Foo<Int64>().f3() // Ok.
    Foo<Int64>().f4() // Cannot access.
    Foo<Int64>().f5() // Cannot access. Visible only for sub-pkg.
}

// package a.b
import a.*

main() {
    Foo<Int64>().f1() // Cannot access.
    Foo<Int64>().f2() // Ok.
    Foo<Int64>().f3() // Ok.
    Foo<Int64>().f4() // Cannot access.
    Foo<Int64>().f5() // Ok.
}

对于接口扩展则分为两种情况：

1. 当接口扩展与被扩展类型在相同的 package 时，扩展会与被扩展类型以及泛型约束（如果有）一起被导出，不受接口类型的访问级别影响，包外不需要导入接口类型也能访问该扩展的成员。
2. 当接口扩展与被扩展类型在不同的 package 时，接口扩展是否导出由接口类型以及泛型约束（如果有）里用到的类型中最小的访问级别决定。其它 package 必须导入被扩展类型、相应的接口以及约束用到的类型（如果有），才能访问对应接口包含的扩展成员。

如下代码所示，在包 a 中，虽然接口访问修饰符为 private，但 Foo 的扩展仍然会被导出。

// package a
package a

private interface I0 {}

public class Foo<T> {}

// The extension is exported.
extend<T> Foo<T> <: I0 {}

当在其他包中为 Foo 类型扩展时，扩展是否导出由实现接口和泛型约束的访问修饰符决定。实现接口至少存在一个导出的接口，且所有的泛型约束均可导出时，该扩展将被导出。

// package b
package b

import a.Foo

private interface I1 {}
internal interface I2 {}
protected interface I3 {}
public interface I4 {}

// The extension will not be exported because I1 is not visible outside the file.
extend<T> Foo<T> <: I1 {}

// The extension is exported.
extend<T> Foo<T> <: I2 {}

// The extension is exported.
extend<T> Foo<T> <: I3 {}

// The extension is exported
extend<T> Foo<T> <: I1 & I2 & I3 {}

// The extension will not be exported. The I1 with the lowest access level determines the export.
extend<T> Foo<T> <: I4 where T <: I1 & I2 & I3 {}

// The extension is exported.
extend<T> Foo<T> <: I4 where T <: I2 & I3 {}

// The extension is exported.
extend<T> Foo<T> <: I4 & I3 where T <: I2 {}

特别的，接口扩展导出的成员仅限于接口中包含的成员。

// package a
package a

public class Foo {}

// package b
package b

import a.Foo

public interface I1 {
    func f1(): Unit
}

public interface I2 {
    func f2(): Unit
}

extend Foo <: I1 & I2 {
    public func f1(): Unit {}
    public func f2(): Unit {}
    public func f3(): Unit {} // f3 will not be exported
}

// package c
package c

import a.Foo
import b.I1

main() {
    let x: Foo = Foo()
    x.f1() // OK, because f1 is a member of I1.
    x.f2() // error, I2 is not imported
    x.f3() // error, f3 not found
}

与扩展的导出类似，扩展的导入也不需要显式地用 import 导入，扩展的导入只需要导入被扩展的类型、接口和泛型约束，就可以导入可访问的所有扩展。

如下面的代码所示，在 package b 中，只需要导入 Foo 就可以使用 Foo 对应的扩展中的函数 f。

而对于接口扩展，需要同时导入被扩展的类型、扩展的接口和泛型约束（如果有）才能使用，因此在 package c 中，需要同时导入 Foo 和 I 才能使用对应扩展中的函数 g。

// package a
public class Foo {}
extend Foo {
    public func f() {}
}

// package b
import a.Foo

public interface I {
    func g(): Unit
}
extend Foo <: I {
    public func g() {
        this.f() // OK
    }
}

// package c
import a.Foo
import b.I

func test() {
    let a = Foo()
    a.f() // OK
    a.g() // OK
}