Полное руководство. С# 4.0
Шрифт:
Оператор преобразования теперь указан в явной форме, и поэтому преобразова ние 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
Помимо указанных выше ограничений, имеется ряд рекомендаций, которыми обычно руководствуются при выборе операторов явного или неявного преобразова ния. Несмотря на все преимущества неявных преобразований, к ним следует прибе гать только в тех случаях, когда преобразованию не свойственны ошибки. Во избежа ние 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 пре образование. 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 встро енных в C# типов. Но ради сохранения ясности структуры и удобочитаемости исходно го 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 опера тор /, то вряд ли от этого было бы много проку. Главный принцип перегрузки опера торов 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 из менять 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 пере грузке не подлежит ни один из операторов присваивания, в том числе и составные, как, например, оператор +=. Ниже перечислены операторы, которые нельзя перегру жать. 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 преобразова ния, 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. Следо вательно, при обращении к оператору += в программе автоматически вызывается за ранее 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(l, 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 [] нель зя перегружать с помощью операторного метода, имеется возможность создать индек саторы, о которых речь пойдет в следующей главе. Еще один пример перегрузки операторов
Во всех предыдущих примерах программ, представленных в этой главе, для демон страции 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, осо бенно 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 составля ли половину байта, содержали одну шестнадцатеричную цифру и были удобны для ввода кода полубайтами с пульта ЭВМ, что в те времена считалось привычным заня тием 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.
В приведенном ниже примере программы тип полубайтовых данных реализуется с помощью класса Nybble. В качестве базового для него используется тип int, но с огра ничением на хранение данных от 0 до 15. В классе Nybble определяются следующие операторы.
Сложение двух объектов типа Nybble.
Сложение значения типа int с объектом типа Nybble.
Сложение объекта типа Nybble со значением типа int.
Операции сравнения: больше (>) и меньше (<).
Операция инкремента.
Преобразование значения типа int в объект типа Nybble.
Преобразование объекта типа Nybble в значение типа int. * Перечисленных выше операций достаточно, чтобы показать, каким образом тип класса Nybble интегрируется в систему типов С#. Но для полноценной реализации этого типа данных придется определить все остальные доступные для него операции. Попробуйте сделать это сами в качестве упражнения.
Ниже полностью приводится класс Nybble, а также класс NybbleDemo, демонстри рующий его применение. // Создать полубайтовый тип 4-разрядных данных под названием Nybble. using System; // тип4-разрядных данных. class Nybble { int val; // базовый тип для хранения данных public Nybble { val = 0; } public Nybble(int i) { val = i; val = val & 0xF; // сохранить 4 младших разряда } // Перегрузить бинарный оператор + для сложения двух объектов типа Nybble. public static Nybble operator +(Nybble op1, Nybble op2) { Nybble result = new Nybble; result.val = op1.val + op2.val; result.val = result.val & 0xF; // сохранить 4 младших разряда return result; } // Перегрузить бинарный оператор + для сложения // объекта типа Nybble и значения типа int. public static Nybble operator + (Nybble op1, int op2) { Nybble result = new Nybble; result.val = op1.val + op2; result.val = result.val & 0xF; // сохранить 4 младших разряда return result; } // Перегрузить бинарный оператор + для сложения // значения типа int и объекта типа Nybble. public static Nybble operator +(int op1, Nybble op2) { Nybble result = new Nybble; result.val = op1 + op2.val; result.val = result.val & 0xF; // сохранить 4 младших разряда return result; } // Перегрузить оператор ++. public static Nybble operator ++(Nybble op) { Nybble result = new Nybble; result.val = op.val + 1; result.val = result.val & 0xF; // сохранить 4 младших разряда return result; } // Перегрузить оператор >. public static bool operator >(Nybble op1, Nybble op2) { if(op1.val > op2.val) return true; else return false; } // Перегрузить оператор <. public static bool operator <(Nybble op1, Nybble op2) { if(op1.val < op2.val) return true; else return false; } // Преобразовать тип Nybble в тип int. public static implicit operator int (Nybble op) { return op.val; } // Преобразовать тип int в тип Nybble. public static implicit operator Nybble (int op) { return new Nybble(op); } } class NybbleDemo { static void Main { Nybble a = new Nybble(1); Nybble b = new Nybble(10); Nybble с = new Nybble; int t; Console.WriteLine("a: " + (int) a); Console.WriteLine("b: " + (int) b); // Использовать тип Nybble в условном операторе if. if(а < b) Console.WriteLine("а меньше b\n"); // Сложить два объекта типа Nybble. с = а + b; Console.WriteLine("с после операции с = а + b: " + (int) с); // Сложить значение типа int с объектом типа Nybble. а += 5; Console.WriteLine("а после операции а += 5: " + (int) а); Console.WriteLine; // Использовать тип Nybble в выражении типа int. t = а * 2 + 3; Console.WriteLine("Результат вычисления выражения а * 2 + 3: " + t); Console.WriteLine; // Продемонстрировать присваивание значения типа int и переполнение. а = 19; Console.WriteLine("Результат присваивания а = 19: " + (int) а); Console.WriteLine; // Использовать тип Nybble для управления циклом. Console.WriteLine("Управление циклом for " + "с помощью объекта типа Nybble."); for(а = 0; а < 10; а++) Console.Write((int) а + " "); Console.WriteLine; } }
При выполнении этой программы получается следующий результат. а: 1 b: 10 а меньше b с после операции с = а + b: 11 а после операции а += 5: 6 Результат вычисления выражения а * 2 + 3: 15 Результат присваивания а = 19: 3 Управление циклом for с помощью объекта типа Nybble. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Большая часть функций класса Nybble не требует особых пояснений. Тем не менее необходимо подчеркнуть ту особую роль, которую операторы преобразования игра ют в интегрировании класса типа Nybble в систему типов С#. В частности, объект типа Nybble можно свободно комбинировать с данными других типов в арифметических вы ражениях, поскольку определены преобразования объекта этого типа в тип int и обрат но. Рассмотрим для примера следующую строку кода из приведенной выше программы. t = а * 2 + 3;