C# 4.0: полное руководство

В языке C# допускается определять назначение оператора по отношению к создаваемому классу. Этот процесс называется перегрузкой операторов. Благодаря перегрузке расширяется сфера применения оператора в классе. При этом действие оператора полностью контролируется и может меняться в зависимости от конкретного класса. Например, оператор + может использоваться для ввода объекта в связный список в одном классе, где определяется такой список, тогда как в другом классе его назначение может оказаться совершенно иным.

Когда оператор перегружается, ни одно из его первоначальных назначений не теряется. Он просто выполняет еще одну, новую операцию относительно конкретного объекта. Поэтому перегрузка оператора +, например, для обработки связного списка не меняет его назначение по отношению к целым числам, т.е. к их сложению.

Главное преимущество перегрузки операторов заключается в том, что она позволяет плавно интегрировать класс нового типа в среду программирования. Подобного рода расширяемость типов является важной составляющей эффективности такого объектно-ориентированного языка программирования, как С#. Как только для класса определяются операторы, появляется возможность оперировать объектами этого класса, используя обычный синтаксис выражений в С#. Перегрузка операторов является одной из самых сильных сторон языка С#.

Основы перегрузки операторов

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 ор{тип_параметра операнд)

{

  // операции

}

// Общая форма перегрузки бинарного оператора.

public static возвращаемый_тип operator ор(тип_параметра1 операнд1,

тип_параметра1 операнд2)

{

  // операции

}

Здесь вместо ор 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 типа, public и static.

Тип операнда унарных операторов должен быть таким же, как и у класса, для которого перегружается оператор. А в бинарных операторах хотя бы один из операндов должен быть такого же типа, как и у его класса. Следовательно, в C# не допускается перегрузка любых операторов для объектов, которые еще не были созданы. Например, назначение оператора + нельзя переопределить для элементов типа int или string.

И еще одно замечание: в параметрах оператора нельзя использовать модификатор ref или out.

Перегрузка бинарных операторов

Для того чтобы продемонстрировать принцип действия перегрузки операторов, начнем с простого примера, в котором перегружаются два оператора — + и -. В приведенной ниже программе создается класс ThreeD, содержащий координаты объекта в трехмерном пространстве. Перегружаемый оператор + складывает отдельные координаты одного объекта типа ThreeD с координатами другого. А перегружаемый оператор - вычитает координаты одного объекта из координат другого.

// Пример перегрузки бинарных операторов.

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();

    /* Сложить координаты двух точек и возвратить результат. */

    result.x = op1.x + op2.x; // Эти операторы выполняют