C#: перегрузка операторов

Содержание

Операторы могут быть перегружены, чтобы обеспечить более естественный синтаксис для пользовательских типов. В большей степени это актуально для реализации пользовательских структур, представляющих довольно простые типы данных.

Перегружены могут быть следующие операторы:

+ - * / ++ -- ! ~ % & | ^ == != < << >> >

а также операторы автоматического и явного приведения (с помощью ключевых слов implicit и explicit), литералы true и false, и унарные + и -.

Составные операторы присвоения (например, +=, /=) автоматически переопределяются при переопределении соответствующих не составных операторов (например, +, /).

Операторные методы (Operator Functions)

Перегрузить оператор можно объявив операторный метод. Операторный метод должен быть статическим, и как минимум один из его операндов должен быть того типа, в котором объявлен операторный метод. Объявляется операторный метод с помощью ключевого слова operator:

public struct Note
{
    int value;
    public Note (int semitonesFromA)
    {
        value = semitonesFromA;
    }
    public static Note operator + (Note x, int semitones)
    {
        return new Note (x.value + semitones);
    }
}

public struct Note

{

int value;

public Note (int semitonesFromA)

{

value = semitonesFromA;

}

public static Note operator + (Note x, int semitones)

{

return new Note (x.value + semitones);

}

В примере описывается структура, представляющая собой музыкальную ноту. С помощью перегруженного оператора + мы можем создать новую ноту:

Note B = new Note (2);
Note CSharp = B + 2;

1 2	Note B = new Note (2); Note CSharp = B + 2;

Поскольку оператор + был перегружен, перегружен был и составной оператор +=:

CSharp += 2;

1	CSharp += 2;

Перегрузка операторов равенства и сравнения

Операторы равенства и сравнения обычно переопределяются для структур, реже для классов. При перегрузке этих операторов необходимо соблюдать несколько правил:

Парность операторов: операторы, представляющие логическую пару: (== !=), (< >),
and (<= >=), перегружаются одновременно (т.е. если перегружен один оператор, второй автоматически считается также перегруженным).
Equals и GetHashCode: при перегрузке операторов == и !=, также необходимо переопределить методы Equals и GetHashCode (определены для object), чтобы коллекции и хэштаблицы могли корректно работать с типом.
IComparable и IComparable<T>: при перегрузке операторов < и > как правило необходимо реализовывать интерфейсы IComparable и IComparable<T>.

В продолжение примера структуры Note:

public static bool operator == (Note n1, Note n2)
{
    return n1.value == n2.value;
}
public static bool operator != (Note n1, Note n2)
{
    return !(n1.value == n2.value);
}
public override bool Equals (object otherNote)
{
    if (!(otherNote is Note)) return false;
    return this == (Note)otherNote;
}
public override int GetHashCode()
{
    return value.GetHashCode(); // Use value's hashcode
}

public static bool operator == (Note n1, Note n2)

{

return n1.value == n2.value;

}

public static bool operator != (Note n1, Note n2)

{

return !(n1.value == n2.value);

}

public override bool Equals (object otherNote)

{

if (!(otherNote is Note)) return false;

return this == (Note)otherNote;

}

public override int GetHashCode()

{

return value.GetHashCode(); // Use value's hashcode

}

Автоматическое и явное преобразование

Автоматическое и явное преобразование могут быть перегружены также как операторы. Перегрузка преобразований типов обычно используется для того, чтоб сделать ее более лаконичной и естественной для связанных типов.

В следующем примере объявляется преобразование между структурой Note (из примера выше) и типом double (представляющим частоту ноты в герцах):

// преобразование в герцы
public static implicit operator double (Note x)
{
    return 440 * Math.Pow (2,(double) x.value / 12 );
}
// преобразование из герц
public static explicit operator Note (double x)
{
    return new Note ((int) (0.5 + 12 * (Math.Log(x/440) / Math.Log(2)) ));
}
...
Note n =(Note)554.37; // явное приведение
double x = n; // автоматическое преобразование

// преобразование в герцы

public static implicit operator double (Note x)

{

return 440 * Math.Pow (2,(double) x.value / 12 );

}

// преобразование из герц

public static explicit operator Note (double x)

{

return new Note ((int) (0.5 + 12 * (Math.Log(x/440) / Math.Log(2)) ));

}

...

Note n =(Note)554.37; // явное приведение

double x = n; // автоматическое преобразование

Переопределенные преобразования игнорируются операторами as и is.