从C/C++到C# (7)

    本篇主要着眼于C#中运算符的重载，以及implicit conversion和explicit conversion运算符的实现，为尽可能直观地编写程序提供方便。

• C#中，你不能通过重载改变运算符的运算顺序和优先级；不能改变运算符的操作数个数；不能自定义新的运算符；不能改变运算符对内建类型的处理方法；不能重载dot运算符；应该使用indexer来模拟[]运算符，使用property来模拟=运算符，使用delegate来模拟函数调用。

• 使用operator关键字来进行运算符重载，重载的时候要定义运算符的返回值和参数；所有的运算符都必须是public static的，不能使用virtual/abstract/override/sealed修饰；二元运算符有两个明确的参数，一元运算符有一个明确的参数。

struct Hour

{

    public Hour(int initialValue)

    {

        this.value = initialValue;

    }

    public static Hour operator+ (Hour lhs, Hour rhs)

    {

        return new Hour(lhs.value + rhs.value);

    }

    ...

    private int value;

}

• 当你使用重载的运算符时，编译器自动将其转换为对用户定义的运算符的调用。

Hour Example(Hour a, Hour b)

{

    return a + b;

}

变为:

Hour Example(Hour a, Hour b)

{

    return Hour.operator+(a,b); // pseudocode

}

• 在定义运算符的时候，必须至少有一个参数是the containing type（包含你想调用的运算符的类）。例如上面的例子中，至少有一个参数必须是Hour类。

• 你可以多次重载一个运算符，来处理不同的运算方式。

struct Hour

{

    public Hour(int initialValue)

    {

        this.value = initialValue;

    }

    ...

    public static Hour operator+ (Hour lhs, Hour rhs)

    {

        return new Hour(lhs.value + rhs.value);

}

//下面两个运算符的重载方式是对称的，用于使用户可以自由选择左右操作数的顺序

//在C++中你只需要提供一个，编译器会自动Swap

    public static Hour operator+ (Hour lhs, int rhs)

    {

        return lhs + new Hour(rhs);

    }

    public static Hour operator+ (int lhs, Hour rhs)

    {

         return new Hour(lhs) + rhs;

    }

    ...

    private int value;

}

• 如果你实现了+运算符，最好也实现一个使用同样参数的Add方法，以便符合Common Language Specification (CLS)的要求。

• C#不允许你声明一个用户定义的=运算符，但是+=等组合运算符会自动转换成+等二元运算符进行操作。

• C#允许你声明自己的++和—运算符，并且可以用于前缀和后缀形式，这两个运算符的返回值必须和参数类型一致。

struct Hour

{

    ...

    public static Hour operator++ (Hour arg)

    {

        arg.value++;

        return arg;

    }

    ...

    private int value;

}

• 如果你在class中定义了重载++/--运算符，要注意因为赋值语句实际上是增加了一个对现有object的引用，所以对其中任何一个的修改都会影响到另外一个，所以上述struct中++的实现方式会出现错误如下，下面是postfix=now++的内部过程描述：

Hour now = new Hour(9);

Hour postfix = now;

//下面一句对now的更新也会影响到postfix，出现了错误

now = Hour.operator++(now); // pseudocode, not valid C#

• 正确的class中的实现如下，但是这会带来内存使用和回收的很大负担，建议尽量不要在class中重载运算符：

class Hour

{

    public Hour(int initialValue)

    {

        this.value = initialValue;

    }

    ...

    public static Hour operator++(Hour arg)

    {

        return new Hour(arg.value + 1);

    }

    ...

    private int value;

}

• 某些运算符的功能是对称的（例如>和<，<=和>=），这时如果你定义了其中的一个，C#编译器会强制你定义另外一个。

• 如果你定义了==和!=运算符，你最好重载从System.Object继承的Equals和GetHashCode方法。

• 内建的数据类型包含某些隐含的转换（implicit conversion），这些转换永远不会生成exceptionclass Example，隐含转换又被称为widening conversion，因为结果类型的取值范围总是比源类型大（例如int转换成double）。

public static void MyDoubleMethod(double parameter)

{

    ...

}

Example.MyDoubleMethod(42); // implicit int to double conversion

• 但是，double不能隐含转换为int，必须明确调用cast，Explicit conversion又被称为narrowing conversion，可以生成OverflowException.。

class Example

{

    public static void MyIntMethod(int parameter)

    {

        ...

    }

}

...

Example.MyIntMethod(42.0); // compile-time error

Example.MyIntMethod((int)42.0);

• 你可以定义自己的转换运算符，语法和重载运算符类似，也必须是public static的；要被转换的类型定义为参数，要转换成的类型定义为运算符名，没有返回值；你必须说明这个转换运算符是implicit还是explicit的。

struct Hour

{

    ...

    public static implicit operator int (Hour from)

    {

        return this.value;

    }

    private int value;

}

class Example

{

    public static void Method(int parameter) { ... }

    public static void Main()

    {

        Hour lunch = new Hour(12);

        Example.MyOtherMethod(lunch); // implicit Hour to int conversion

         //如果转换运算符是explicit的，就必须是Example.MyOtherMethod((int)lunch);

    }

}

• 转换运算符可以作为解决对称运算符问题的一种方法，例如前面例子中Hour类的三个版本的+运算符（Hour + Hour, Hour + int, and int + Hour）可以使用一个运算符（Hour+Hour）配合一个隐含的int to Hour转换来完成：

struct Hour

{

    public Hour(int initialValue)

    {

        this.value = initialValue;

    }

    public static Hour operator+(Hour lhs, Hour rhs)

    {

        return new Hour(lhs.value + rhs.value);

    }

    public static implicit operator Hour (int from)

    {

        return new Hour (from);

    }

    ...

    private int value;

}

void Example(Hour a, int b)

{

Hour eg1 = a + b; // b converted to an Hour    

Hour eg2 = b + a; // b converted to an Hour

}

（待续，下一篇将主要描述C#中Enumable Object的实现和作用）