C＃锐利体验(八)

操作符重载

　　操作符是C#中用于定义类的实例对象间表达式操作的一种成员。和索引器类似，操作符仍然是对方法实现的一种逻辑界面抽象，也就是说在编译成的IL中间语言代码中，操作符仍然是以方法的形式调用的。在类内定义操作符成员又叫操作符重载。C#中的重载操作符共有三种：一元操作符，二元操作符和转换操作符。并不是所有的操作符都可以重载，三种操作符都有相应的可重载操作符集,列于下表：

　　一元操作符 + - ! ~ ++ -- true false
　　二元操作符 + - * / % & | ^ << >> == != > < >= <=
　　转换操作符 隐式转换()和显式转换()

　　重载操作符必须是public和static 修饰的，否则会引起编译错误，这在操作符的逻辑语义下是不言而喻的。父类的重载操作符会被子类继承，但这种继承没有覆盖，隐藏，抽象等行为，不能对重载操作符进行virtual sealed override abstract修饰。操作符的参数必须为传值参数。我们下面来看一个具体的例子：

using System; class Complex { 　　　　double r, v; //r+ v i 　　　　public Complex(double r, double v) 　　　　{ 　　　　　　　　this.r=r; 　　　　　　　　this.v=v; 　　　　} 　　　　public static Complex operator +(Complex a, Complex b) 　　　　{ 　　　　　　　　return new Complex(a.r+b.r, a.v+b.v); 　　　　} 　　　　public static Complex operator -(Complex a) 　　　　{ 　　　　　　　　return new Complex(-a.r,-a.v); 　　　　} 　　　　public static Complex operator ++(Complex a) 　　　　{ 　　　　　　　　double r=a.r+1; 　　　　　　　　double v=a.v+1; 　　　　　　　　return new Complex(r, v); 　　　　} 　　　　public void Print() 　　　　{ 　　　　　　　　Console.Write(r+" + "+v+"i"); 　　　　} } class Test { 　　　　public static void Main() 　　　　{ 　　　　　　　　Complex a=new Complex(3,4); 　　　　　　　　Complex b=new Complex(5,6); 　　　　　　　　Complex c=-a; 　　　　　　　　c.Print(); 　　　　　　　　Complex d=a+b; 　　　　　　　　d.Print(); 　　　　　　　　a.Print(); 　　　　　　　　Complex e=a++; 　　　　　　　　a.Print(); 　　　　　　　　e.Print(); 　　　　　　　　Complex f=++a; 　　　　　　　　a.Print(); 　　　　　　　　f.Print(); 　　　　} }

　　编译程序并运行可得到下面的输出：

　　-3 + -4i 8 + 10i 3 + 4i 4 + 5i 3 + 4i 5 + 6i 5 + 6i

　　我们这里实现了一个“+”号二元操作符，一个“-”号一元操作符（取负值），和一个“++”一元操作符。注意这里，我们都没有对传进来的参数作任何改变--这在参数是引用类型的变量是尤其重要，虽然重载操作符的参数只能是传值方式。而我们在返回值时，往往需要“new”一个新的变量--除了true和false操作符。这在重载“++”和“--” 操作符时尤其显得重要。也就是说我们做在a++时，我们将丢弃原来的a值，而取代的是新的new出来的值给a! 值得注意的是e=a++或f=++a中e的值或f的值根本与我们重载的操作符返回值没有一点联系！它们的值仅仅是在前置和后置的情况下获得a的旧值或新值而已！前置和后置的行为不难理解。

　　操作符重载对返回值和参数类型有着相当严格的要求。一元操作符中只有一个参数。操作符“++”和“--”返回值类型和参数类型必须和声明该操作符的类型一样。操作符“+ - ! ~”的参数类型必须和声明该操作符的类型一样，返回值类型可以任意。true和false操作符的参数类型必须和声明该操作符的类型一样，而返回值类型必须为bool，而且必须配对出现--也就是说只声明其中一个是不对的，会引起编译错误。参数类型的不同会导致同名的操作符的重载--实际上这是方法重载的表现。

　　二元操作符参数必须为两个，而且两个必须至少有一个的参数类型为声明该操作符的类型。返回值类型可以任意。有三对操作符也需要必须配对声明出现，它们是“==”和“!=”，“>”和“<”，“>=”和“<=”。需要注意的是两个参数的类型不同，虽然类型相同但顺序不同都会导致同名的操作符的重载。

　　转换操作符为不同类型之间提供隐式转换和显式转换，主要用于方法调用，转型表达和赋值操作。转换操作符对其参数类型（被转换类型）和返回值类型（转换类型）也有严格的要求。参数类型和返回值类型不能相同，且两者之间必须至少有一个和定义操作符的类型相同。转换操作符必须定义在被转换类型或转换类型任何其中一个里面。不能对系统定义过的转换操作进行重新定义。两个类型也都不能是object或接口类型，两者之间不能有直接或间接的继承关系--这三种情况系统已经默认转换。我们来看一个例子：

using System; public struct Digit { 　　　　byte value; 　　　　public Digit(byte value) 　　　　{ 　　　　　　　　if (value < 0 || value > 9) 　　　　　　　　　　　　throw new ArgumentException(); 　　　　　　　　this.value = value; 　　　　} 　　　　public static implicit operator byte(Digit d) 　　　　{ 　　　　　　　　return d.value; 　　　　} 　　　　public static explicit operator Digit(byte b) 　　　　{ 　　　　　　　　return new Digit(b); 　　　　} }

　　上面的例子提供了Digit类型和byte类型之间的隐式转换和显式转换。从Digit到byte的转换为隐式转换，转换过程不会因为丢失任何信息而抛出异常。从byte到Digit的转换为显式转换，转换过程有可能因丢失信息而抛出异常。实际上这也为我们揭示了什么时候声明隐式转换，什么时候声明显示转换的设计原则。不能对同一参数类型同时声明隐式转换和显式转换。隐式转换和显式转换无需配对使用--虽然C#推荐这样做。

　　实际上可以看到，对于属性，索引器和操作符这些C#提供给我们的界面操作，都是方法的某种形式的逻辑抽象包装，它旨在为我们定义的类型的用户提供一个友好易用的界面--我们完全可以通过方法来实现它们实现的功能。理解了这样的设计初衷，我们才会恰当，正确地用好这些操作，而不致导致滥用和错用。

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