Основы перегрузки операторов
69C# --- Руководство по C# --- Основы перегрузки операторов
В C#, подобно любому языку программирования, имеется готовый набор лексем, используемых для выполнения базовых операций над встроенными типами. Например, известно, что операция + может применяться к двум целым, чтобы дать их сумму:
// Операция + с целыми.
int а = 100;
int b = 240;
int с = а + b; //с теперь равно 340Здесь нет ничего нового, но задумывались ли вы когда-нибудь о том, что одна и та же операция + может применяться к большинству встроенных типов данных C#? Например, рассмотрим такой код:
// Операция + со строками.
string si = "Hello";
string s2 = " world!";
string s3 = si + s2; // s3 теперь содержит "Hello world!"По сути, функциональность операции + уникальным образом базируются на представленных типах данных (строках или целых в данном случае). Когда операция + применяется к числовым типам, мы получаем арифметическую сумму операндов. Однако когда та же операция применяется к строковым типам, получается конкатенация строк.
Язык C# предоставляет возможность строить специальные классы и структуры, которые также уникально реагируют на один и тот же набор базовых лексем (вроде операции +). Имейте в виду, что абсолютно каждую встроенную операцию C# перегружать нельзя. В следующей таблице описаны возможности перегрузки основных операций:
| Операция C# | Возможность перегрузки |
| +, -, !, ++, --, true, false | Этот набор унарных операций может быть перегружен |
| +, -, *, /, %, &, |, ^, <<, >> | Эти бинарные операции могут быть перегружены |
| ==, !=, <, >, <=, >= | Эти операции сравнения могут быть перегружены. C# требует совместной перегрузки "подобных" операций (т.е. < и >, <= и >=, == и !=) |
| [] | Операция [] не может быть перегружена. Oднако, аналогичную функциональность предлагают индексаторы |
| () | Операция () не может быть перегружена. Однако ту же функциональность предоставляют специальные методы преобразования |
| +=, -=, *=, /=, %=, &=, |=, ^=, <<=, >>= | Сокращенные операции присваивания не могут перегружаться; однако вы получаете их автоматически, перегружая соответствующую бинарную операцию |
Перегрузка операторов тесно связана с перегрузкой методов. Для перегрузки оператора служит ключевое слово operator, определяющее операторный метод, который, в свою очередь, определяет действие оператора относительно своего класса. Существуют две формы операторных методов (operator): одна - для унарных операторов, другая - для бинарных. Ниже приведена общая форма для каждой разновидности этих методов:
// Общая форма перегрузки унарного оператора.
public static возвращаемый_тип operator op(тип_параметра операнд)
{
// операции
}
// Общая форма перегрузки бинарного оператора.
public static возвращаемый_тип operator op(тип_параметра1 операнд1,
тип_параметра2 операнд2)
{
// операции
}
Здесь вместо op подставляется перегружаемый оператор, например + или /, а возвращаемый_тип обозначает конкретный тип значения, возвращаемого указанной операцией. Это значение может быть любого типа, но зачастую оно указывается такого же типа, как и у класса, для которого перегружается оператор. Такая корреляция упрощает применение перегружаемых операторов в выражениях. Для унарных операторов операнд обозначает передаваемый операнд, а для бинарных операторов то же самое обозначают операнд1 и операнд2. Обратите внимание на то, что операторные методы должны иметь оба спецификатора типа - public и static.
Перегрузка бинарных операторов
Давайте рассмотрим применение перегрузки бинарных операторов на простейшем примере:
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
namespace ConsoleApplication1
{
class MyArr
{
// Координаты точки в трехмерном пространстве
public int x, y, z;
public MyArr(int x = 0, int y = 0, int z = 0)
{
this.x = x;
this.y = y;
this.z = z;
}
// Перегружаем бинарный оператор +
public static MyArr operator +(MyArr obj1, MyArr obj2)
{
MyArr arr = new MyArr();
arr.x = obj1.x + obj2.x;
arr.y = obj1.y + obj2.y;
arr.z = obj1.z + obj2.z;
return arr;
}
// Перегружаем бинарный оператор -
public static MyArr operator -(MyArr obj1, MyArr obj2)
{
MyArr arr = new MyArr();
arr.x = obj1.x - obj2.x;
arr.y = obj1.y - obj2.y;
arr.z = obj1.z - obj2.z;
return arr;
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
MyArr Point1 = new MyArr(1, 12, -4);
MyArr Point2 = new MyArr(0, -3, 18);
Console.WriteLine("Координаты первой точки: " +
Point1.x + " " + Point1.y + " " + Point1.z);
Console.WriteLine("Координаты второй точки: " +
Point2.x + " " + Point2.y + " " + Point2.z + "\n");
MyArr Point3 = Point1 + Point2;
Console.WriteLine("\nPoint1 + Point2 = "
+ Point3.x + " " + Point3.y + " " + Point3.z);
Point3 = Point1 - Point2;
Console.WriteLine("\nPoint1 - Point2 = "
+ Point3.x + " " + Point3.y + " " + Point3.z);
Console.ReadLine();
}
}
}
Перегрузка унарных операторов
Унарные операторы перегружаются таким же образом, как и бинарные. Главное отличие заключается, конечно, в том, что у них имеется лишь один операнд. Давайте модернизируем предыдущий пример, дополнив перегрузки операций ++, --, -:
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
namespace ConsoleApplication1
{
class MyArr
{
// Координаты точки в трехмерном пространстве
public int x, y, z;
public MyArr(int x = 0, int y = 0, int z = 0)
{
this.x = x;
this.y = y;
this.z = z;
}
// Перегружаем бинарный оператор +
public static MyArr operator +(MyArr obj1, MyArr obj2)
{
MyArr arr = new MyArr();
arr.x = obj1.x + obj2.x;
arr.y = obj1.y + obj2.y;
arr.z = obj1.z + obj2.z;
return arr;
}
// Перегружаем бинарный оператор -
public static MyArr operator -(MyArr obj1, MyArr obj2)
{
MyArr arr = new MyArr();
arr.x = obj1.x - obj2.x;
arr.y = obj1.y - obj2.y;
arr.z = obj1.z - obj2.z;
return arr;
}
// Перегружаем унарный оператор -
public static MyArr operator -(MyArr obj1)
{
MyArr arr = new MyArr();
arr.x = -obj1.x;
arr.y = -obj1.y;
arr.z = -obj1.z;
return arr;
}
// Перегружаем унарный оператор ++
public static MyArr operator ++(MyArr obj1)
{
obj1.x += 1;
obj1.y += 1;
obj1.z +=1;
return obj1;
}
// Перегружаем унарный оператор --
public static MyArr operator --(MyArr obj1)
{
obj1.x -= 1;
obj1.y -= 1;
obj1.z -= 1;
return obj1;
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
MyArr Point1 = new MyArr(1, 12, -4);
MyArr Point2 = new MyArr(0, -3, 18);
Console.WriteLine("Координаты первой точки: " +
Point1.x + " " + Point1.y + " " + Point1.z);
Console.WriteLine("Координаты второй точки: " +
Point2.x + " " + Point2.y + " " + Point2.z + "\n");
MyArr Point3 = Point1 + Point2;
Console.WriteLine("\nPoint1 + Point2 = "
+ Point3.x + " " + Point3.y + " " + Point3.z);
Point3 = Point1 - Point2;
Console.WriteLine("Point1 - Point2 = "
+ Point3.x + " " + Point3.y + " " + Point3.z);
Point3 = -Point1;
Console.WriteLine("-Point1 = "
+ Point3.x + " " + Point3.y + " " + Point3.z);
Point2++;
Console.WriteLine("Point2++ = "
+ Point2.x + " " + Point2.y + " " + Point2.z);
Point2--;
Console.WriteLine("Point2-- = "
+ Point2.x + " " + Point2.y + " " + Point2.z);
Console.ReadLine();
}
}
}
Выполнение операций со встроенными в C# типами данных
Для любого заданного класса и оператора имеется также возможность перегрузить сам операторный метод. Это, в частности, требуется для того, чтобы разрешить операции с типом класса и другими типами данных, в том числе и встроенными. Давайте добавим следующую перегрузку в предыдущий пример:
public static string operator +(MyArr obj1, string s)
{
return s + " " + obj1.x + " " + obj1.y + " " + obj1.z;
}
...
string s = Point2 + "Координаты точки Point2:";
Console.WriteLine(s);
Как подтверждает приведенный выше результат, когда оператор + применяется к двум объектам класса MyArr, то складываются их координаты. А когда он применяется к объекту типа MyArr и строковому значению, то возвращается строка с текущими координатами объекта.
