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C#运算符重载

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2023-03-14
C# 中支持运算符重载，所谓运算符重载就是我们可以使用自定义类型来重新定义 C# 中大多数运算符的功能。运算符重载需要通过 operator 关键字后跟运算符的形式来定义的，我们可以将被重新定义的运算符看作是具有特殊名称的函数，与其他函数一样，该函数也有返回值类型和参数列表，如下例所示：

public static Box operator+ (Box b, Box c) {
    Box box = new Box();
    box.length = b.length + c.length;
    box.breadth = b.breadth + c.breadth;
    box.height = b.height + c.height;
    return box;
}

上述函数中实现了对加法运算符 +的重载，该函数需要两个 Box 对象的属性，并返回一个 Box 对象。

运算符重载的实现

下面通过完整的示例来演示一下运算符重载： 
using System;

namespace www.xnip.cn
{
    class Box
    {
        private double length;      // 长度
        private double breadth;     // 宽度
        private double height;      // 高度

        public double getVolume()
        {
            return length * breadth * height;
        }
        public void setLength( double len )
        {
            length = len;
        }

        public void setBreadth( double bre )
        {
            breadth = bre;
        }

        public void setHeight( double hei )
        {
            height = hei;
        }
        // 重载 + 运算符，把两个 Box 对象相加
        public static Box operator+ (Box b, Box c)
        {
            Box box = new Box();
            box.length = b.length + c.length;
            box.breadth = b.breadth + c.breadth;
            box.height = b.height + c.height;
            return box;
        }
    }
    class Demo
    {
        static void Main(string[] args) 
        {
            Box Box1 = new Box();         // 声明 Box1，类型为 Box
            Box Box2 = new Box();         // 声明 Box2，类型为 Box
            Box Box3 = new Box();         // 声明 Box3，类型为 Box
            double volume = 0.0;          // 体积

            // Box1 详述
            Box1.setLength(6.0);
            Box1.setBreadth(7.0);
            Box1.setHeight(5.0);

            // Box2 详述
            Box2.setLength(12.0);
            Box2.setBreadth(13.0);
            Box2.setHeight(10.0);

            // Box1 的体积
            volume = Box1.getVolume();
            Console.WriteLine("Box1 的体积： {0}", volume);

            // Box2 的体积
            volume = Box2.getVolume();
            Console.WriteLine("Box2 的体积： {0}", volume);

            // 把两个对象相加
            Box3 = Box1 + Box2;

            // Box3 的体积
            volume = Box3.getVolume();
            Console.WriteLine("Box3 的体积： {0}", volume);
            Console.ReadKey();
        }
    }
}
运行结果如下：

Box1 的体积： 210
Box2 的体积： 1560
Box3 的体积： 5400

可重载与不可重载的运算符

下表提供了 C# 运算符可重载性的相关信息：

运算符 可重载性
+、-、!、~、++、-- 这些一元运算符可以进行重载
+、-、*、/、%、&、|、^、<<、>>、=、!=、<、>、<=、>= 这些二元运算符可以进行重载，需要注意的是某些运算符必须成对重载
&&、||  无法重载逻辑运算符
(type)var_name 强制类型转换运算符不能重载
+=、-=、*=、/=、%=、&=、|=、^=、<<=、>>=     复合赋值运算符不能显式重载。 但在重载二元运算符时，也会隐式重载相应的复合赋值运算符，例如重载了+运算符也会隐式的重载+=
^、=、.、?.、?  :  、??、??=、..、->、=>、as、await、checked、unchecked、default、delegate、is、nameof、new、sizeof、stackalloc、switch、typeof   这些运算符无法进行重载

注意：比较运算符必须成对重载，也就是说，如果重载一对运算符中的任意一个，则另一个运算符也必须重载。比如 == 和 != 运算符、< 和 > 运算符、<= 和 >= 运算符。

【示例】下面通过具体示例来演示一下： 
using System;

namespace www.xnip.cn
{
    class Box
    {
        private double length;      // 长度
        private double breadth;     // 宽度
        private double height;      // 高度

        public double getVolume()
        {
            return length * breadth * height;
        }
        public void setLength( double len )
        {
            length = len;
        }

        public void setBreadth( double bre )
        {
            breadth = bre;
        }

        public void setHeight( double hei )
        {
            height = hei;
        }
        // 重载 + 运算符来把两个 Box 对象相加
        public static Box operator+ (Box b, Box c)
        {
            Box box = new Box();
            box.length = b.length + c.length;
            box.breadth = b.breadth + c.breadth;
            box.height = b.height + c.height;
            return box;
        }

        public static bool operator== (Box lhs, Box rhs)
        {
            bool status = false;
            if (lhs.length == rhs.length && lhs.height == rhs.height && lhs.breadth == rhs.breadth)
            {
                status = true;
            }
            return status;
        }
        public static bool operator!= (Box lhs, Box rhs)
        {
            bool status = false;
            if (lhs.length != rhs.length || lhs.height != rhs.height || lhs.breadth != rhs.breadth)
            {
                status = true;
            }
            return status;
        }
        public override bool Equals(object o)
        {
            if(o==null) return false;
            if(GetType() != o.GetType()) return false;
            return true;
        }
        public override int GetHashCode()
        {
            return base.GetHashCode();
        }
        public static bool operator <(Box lhs, Box rhs)
        {
            bool status = false;
            if (lhs.length < rhs.length && lhs.height < rhs.height && lhs.breadth < rhs.breadth)
            {
                status = true;
            }
            return status;
        }

        public static bool operator >(Box lhs, Box rhs)
        {
            bool status = false;
            if (lhs.length > rhs.length && lhs.height > rhs.height && lhs.breadth > rhs.breadth)
            {
                status = true;
            }
            return status;
        }

        public static bool operator <=(Box lhs, Box rhs)
        {
            bool status = false;
            if (lhs.length <= rhs.length && lhs.height <= rhs.height && lhs.breadth <= rhs.breadth)
            {
                status = true;
            }
            return status;
        }

        public static bool operator >=(Box lhs, Box rhs)
        {
            bool status = false;
            if (lhs.length >= rhs.length && lhs.height >= rhs.height && lhs.breadth >= rhs.breadth)
            {
                status = true;
            }
            return status;
        }
        public override string ToString()
        {
            return String.Format("({0}, {1}, {2})", length, breadth, height);
        }
    }
    class Demo
    {
        static void Main(string[] args) 
        {
            Box Box1 = new Box();          // 声明 Box1，类型为 Box
            Box Box2 = new Box();          // 声明 Box2，类型为 Box
            Box Box3 = new Box();          // 声明 Box3，类型为 Box
            Box Box4 = new Box();
            double volume = 0.0;   // 体积

            // Box1 详述
            Box1.setLength(6.0);
            Box1.setBreadth(7.0);
            Box1.setHeight(5.0);

            // Box2 详述
            Box2.setLength(12.0);
            Box2.setBreadth(13.0);
            Box2.setHeight(10.0);

            // 使用重载的 ToString() 显示两个盒子
            Console.WriteLine("Box1： {0}", Box1.ToString());
            Console.WriteLine("Box2： {0}", Box2.ToString());
          
            // Box1 的体积
            volume = Box1.getVolume();
            Console.WriteLine("Box1 的体积： {0}", volume);

            // Box2 的体积
            volume = Box2.getVolume();
            Console.WriteLine("Box2 的体积： {0}", volume);

            // 把两个对象相加
            Box3 = Box1 + Box2;
            Console.WriteLine("Box3： {0}", Box3.ToString());
            // Box3 的体积
            volume = Box3.getVolume();
            Console.WriteLine("Box3 的体积： {0}", volume);

            //comparing the boxes
            if (Box1 > Box2)
                Console.WriteLine("Box1 大于 Box2");
            else
                Console.WriteLine("Box1 不大于 Box2");
            if (Box1 < Box2)
                Console.WriteLine("Box1 小于 Box2");
            else
                Console.WriteLine("Box1 不小于 Box2");
            if (Box1 >= Box2)
                Console.WriteLine("Box1 大于等于 Box2");
            else
                Console.WriteLine("Box1 不大于等于 Box2");
            if (Box1 <= Box2)
                Console.WriteLine("Box1 小于等于 Box2");
            else
                Console.WriteLine("Box1 不小于等于 Box2");
            if (Box1 != Box2)
                Console.WriteLine("Box1 不等于 Box2");
            else
                Console.WriteLine("Box1 等于 Box2");
            Box4 = Box3;
            if (Box3 == Box4)
                Console.WriteLine("Box3 等于 Box4");
            else
                Console.WriteLine("Box3 不等于 Box4");

            Console.ReadKey();
        }
    }
}
运行结果如下：

Box1： (6, 7, 5)
Box2： (12, 13, 10)
Box1 的体积： 210
Box2 的体积： 1560
Box3： (18, 20, 15)
Box3 的体积： 5400
Box1 不大于 Box2
Box1 小于 Box2
Box1 不大于等于 Box2
Box1 小于等于 Box2
Box1 不等于 Box2
Box3 等于 Box4

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