C# 4.0: полное руководство - Герберт Шилдт

using System;

// Класс для хранения трехмерных координат,

class ThreeD {

  int x, y, z; // трехмерные координаты

  public ThreeD() { x = y = z = 0; }

  public ThreeD(int i, int j, int k) { x = i; y = j; z = k; }

  // Перегрузить бинарный оператор +.

  public static ThreeD operator +(ThreeD op1, ThreeD op2) {

    ThreeD result = new ThreeD();

    result.x = op1.x + op2.x;

    result.y = op1.y + op2.y;

    result.z = op1.z + op2.z;

    return result;

  }

  // Выполнить на этот раз явное преобразование типов,

  public static explicit operator int(ThreeD op1) {

    return op1.x * op1.y * op1.z;

  }

  // Вывести координаты X, Y, Z.

  public void Show()

  {

  Console.WriteLine(x + ", " + y + ", " + z);

  }

}

class ThreeDDemo {

  static void Main() {

    ThreeD a = new ThreeD(1, 2, 3);

    ThreeD b = new ThreeD(10, 10, 10);

    ThreeD c = new ThreeD(); int i;

    Console.Write("Координаты точки a: ");

    a.Show();

    Console.WriteLine();

    Console.Write("Координаты точки b: ");

    b.Show();

    Console.WriteLine();

    c = a + b; // сложить координаты точек а и b

    Console.Write("Результат сложения a + b: ");

    c.Show();

    Console.WriteLine();

    i = (int)a; // преобразовать в тип int явно,

    // поскольку указано приведение типов

    Console.WriteLine("Результат присваивания i = а: " + i);

    Console.WriteLine();

    i = (int)a * 2 - (int)b; // явно требуется приведение типов

    Console.WriteLine("Результат вычисления выражения а * 2 - b: " + i);

  }

}

Оператор преобразования теперь указан в явной форме, и поэтому преобразование должно быть явно приведено к типу int. Например, следующая строка кода не будет скомпилирована, если исключить приведение типов.

i = (int) а; // преобразовать в тип int явно,

// поскольку указано приведение типов

На операторы преобразования накладывается ряд следующих ограничений.

•    Исходный или целевой тип преобразования должен относиться к классу, для которого объявлено данное преобразование. В частности, нельзя переопределить преобразование в тип int, если оно первоначально указано как преобразование в тип double.

•    Нельзя указывать преобразование в класс object или же из этого класса.

•    Для одних и тех же исходных и целевых типов данных нельзя указывать одновременно явное и неявное преобразование.

•    Нельзя указывать преобразование базового класса в производный класс. (Подробнее о базовых и производных классах речь пойдет в главе 11.)

•    Нельзя указывать преобразование в интерфейс или же из него. (Подробнее об интерфейсах — в главе 12.)

Помимо указанных выше ограничений, имеется ряд рекомендаций, которыми обычно руководствуются при выборе операторов явного или неявного преобразования. Несмотря на все преимущества неявных преобразований, к ним следует прибегать только в тех случаях, когда преобразованию не свойственны ошибки. Во избежание подобных ошибок неявные преобразования должны быть организованы только в том случае, если удовлетворяются следующие условия. Во-первых, информация не теряется, например, в результате усечения, переполнения или потери знака. И во-вторых, преобразование не приводит к исключительной ситуации. Если же неявное преобразование не удовлетворяет этим двум условиям, то следует выбрать явное преобразование.

Рекомендации и ограничения по перегрузке операторов

Действие перегружаемого оператора распространяется на класс, для которого он определяется, и никак не связано с его первоначальным применением к данным встроенных в C# типов. Но ради сохранения ясности структуры и удобочитаемости исходного кода перегружаемый оператор должен, по возможности, отражать основную суть своего первоначального назначения. Например, назначение оператора + для класса ThreeD по сути не должно заметно отличаться от его назначения для целочисленных типов данных. Если бы, например, определить оператор + относительно некоторого класса таким образом, чтобы по своему действию он стал больше похожим на оператор /, то вряд ли от этого было бы много проку. Главный принцип перегрузки операторов заключается в следующем: несмотря на то, что перегружаемый оператор может получить любое назначение, ради ясности новое его назначение должно быть так или иначе связано с его первоначальным назначением.

На перегрузку операторов накладывается ряд ограничений. В частности, нельзя изменять приоритет любого оператора или количество операндов, которое требуется для оператора, хотя в операторном методе можно и проигнорировать операнд. Кроме того, имеется ряд операторов, которые нельзя перегружать. А самое главное, что перегрузке не подлежит ни один из операторов присваивания, в том числе и составные, как, например, оператор +=. Ниже перечислены операторы, которые нельзя перегружать. Среди них имеются и такие операторы, которые будут рассматриваться далее в этой книге.

&&

()

.

? ?

[]

||

=

=>

->

as

checked

default

is

new

sizeof

typeof

unchecked

Несмотря на то что оператор приведения() нельзя перегружать явным образом, имеется все же возможность создать упоминавшиеся ранее операторы преобразования, выполняющие ту же самую функцию.

Ограничение, связанное с тем, что некоторые операторы, например +=, нельзя перегружать, на самом деле не является таким уж непреодолимым. Вообще говоря, если оператор определен как перегружаемый и используется в составном операторе присваивания, то обычно вызывается метод этого перегружаемого оператора. Следовательно, при обращении к оператору += в программе автоматически вызывается заранее объявленный вариант метода operator+(). Например, в приведенном ниже фрагменте кода метод operator+() автоматически вызывается для класса ThreeD, а в итоге объект b будет содержать координаты 11,12,13.

ThreeD а = new ThreeD(1, 2, 3) ;

ThreeD b = new ThreeD(10, 10, 10);

b += a; // сложить координаты точек а и b

И последнее замечание: несмотря на то, что оператор индексации массива [] нельзя перегружать с помощью операторного метода, имеется возможность создать индексаторы, о которых речь пойдет в следующей главе.

Еще один пример перегрузки операторов 

Во всех предыдущих примерах программ, представленных в этой главе, для демонстрации перегрузки операторов использовался класс ThreeD, и этой цели он служил исправно. Но прежде чем завершить эту главу, было бы уместно рассмотреть еще один пример перегрузки операторов. Общие принципы перегрузки операторов остаются неизменными независимо от применяемого класса, тем не менее, в рассматриваемом ниже примере наглядно демонстрируются сильные стороны такой перегрузки, особенно если это касается расширяемости типов.

В данном примере разрабатывается 4-разрядный целочисленный тип данных и для него определяется ряд операций. Вам, вероятно, известно, что на ранней стадии развития вычислительной техники широко применялся тип данных для обозначения 4-разрядных двоичных величин, называвшихся полубайтами, поскольку они составляли половину байта, содержали одну шестнадцатеричную цифру и были удобны для ввода кода полубайтами с пульта ЭВМ, что в те времена считалось привычным занятием для программистов! В наше время этот тип данных применяется редко, но он по-прежнему является любопытным дополнением целочисленных типов данных в С#. По традиции полубайт обозначает целое значение без знака.