操作符的英文是 Operator
,在数值计算中习惯性的被叫作运算符,所以在中文的概念中,运算符是操作符的一个子集。
C# 中的操作符有很多,大部分像 +
、-
、&
、|
等都很基础也很简单,我就不讲了。本文只提取一些大家可能不知道的一些 C# 操作符相关的知识点。
01 操作符的重载
操作符重载大部分语言都没有,而 C# 有。C# 允许用户定义类型对操作符进行重载,方式是使用 operate
关键字把操作符写成公开静态函数。下面来演示一下重载 +
这个操作符。
我们创建一个 Complex 结构类型来代表一个复数,我们知道复数有实数和虚数组成,于是可以这样定义:
public struct Complex
{
public double Real { get; set; }
public double Imaginary { get; set; }
}
现在我们想实现复数的相加操作,即:
Complex a = new Complex() { Real = 1, Imaginary = 2 };
Complex b = new Complex() { Real = 4, Imaginary = 8 };
Complex c = a + b;
默认情况,自定义类是不能进行算术运算的,以上 a + b
会编译报错,我们需要对 +
进行操作符重载:
public static Complex operator +(Complex c1, Complex c2)
{
return new Complex
{
Real = c1.Real + c2.Real,
Imaginary = c1.Imaginary + c2.Imaginary
};
}
C# 中像加减乘除等这类操作符都可以重载,也有些操作符是不能重载的,具体请查看文末参考链接。
02 隐式和显式转换操作符
我们知道子类可以隐式转换为父类,在某种情况下(如父类由子类赋值而来)父类可以显式转换为子类。
在 C# 中,对于没有子父类关系的用户定义类型,也是可以实现显式和隐式转换的。C# 允许用户定义类型通过使用 implicit
和 explicit
关键字来控制对象的赋值和对象的类型转换。它的定义形式如下:
public static <implicit/explicit> operator <结果类型>(<源类型> myType)
这里以结果类型为方法名,源类型对象作为参数,只能是这一个参数,不能定义第二个参数,但可以通过该参数对象访问其类的私有成员。下面是一个既有显式又有隐式转换操作符的例子:
public class BinaryImage
{
private readonly bool[] _pixels;
// 隐式转换操作符示例
public static implicit operator ColorImage(BinaryImage bm)
{
return new ColorImage(bm);
}
// 显式转换操作符示例
public static explicit operator bool[](BinaryImage bm)
{
return bm._pixels;
}
}
public class ColorImage
{
public ColorImage(BinaryImage bm) { }
}
这样,我们就可以把 BinaryImage 对象隐式转换为 ColorImage 对象,把 BinaryImage 对象显式转换为 bool 数组对象:
var binaryImage = new BinaryImage();
ColorImage colorImage = binaryImage; // 隐式转换
bool[] pixels = (bool[])binaryImage; // 显式转换
而且转换操作符可以定义为双向显示和隐式转换。既可从你的类型而来,亦可到你的类型而去:
public class BinaryImage
{
public BinaryImage(ColorImage cm) { }
public static implicit operator ColorImage(BinaryImage bm)
{
return new ColorImage(bm);
}
public static explicit operator BinaryImage(ColorImage cm)
{
return new BinaryImage(cm);
}
}
我们知道 as 操作符也是一种显式转换操作符,那它适用于上面的这种情况吗,即:
ColorImage cm = myBinaryImage as ColorImage;
你觉得这样写有问题吗?请在评论区告诉我答案。
03 空条件和空联合操作符
空条件(Null Conditional)操作符 ?.
和空联合(Null Coalescing)操作符 ??
,都是 C# 6.0 的语法,大多数人都很熟悉了,使用也很简单。
?.
操作符会在对象为 null 时立即返回 null,不为 null 时才会调用后面的代码。其中的符号 ?
代表对象不为空时的引用,符号 .
代表调用,后面不仅可以是对象的属性也可以是索引器或方法。示例:
var bar = foo?.Value; // 相当于 foo == null ? null : foo.Value
var bar = foo?.StringValue?.ToString(); // 可空类型可以一直接龙
如果是调用索引器,则不需要符号 .
,比如:
var foo = new[] { 1, 2, 3 };
var bar = foo?[1]; // 相当于 foo == null ? null : foo[1]
空联合操作符 ??
,当左边为空时则返回空,否则返回右边的值。同样,每一截的类型相同时支持接龙。
var fizz = foo.GetBar() ?? bar;
var buzz = foo ?? bar ?? fizz;
04 Lambda 操作符:=>
Lambda 操作符,即 =>
,它用来定义 Lambda 表达式,也被广泛用于 LINQ 查询。它的一般定义形式如下:
(input parameters) => expression
示例:
string[] words = { "cherry", "apple", "blueberry" };
int minLength = words.Min((string w) => w.Length);
实际应用中我们一般省略参数的类型声明:
int minLength = words.Min(w => w.Length);
Lambda 操作符的后面可以是表达式,可以是语句,也可以是语句块,比如:
// 表达式
(int x, int y) => x + y
// 语句
(string x) => Console.WriteLine(x)
// 语句块
(string x) => {
x += " says Hello!";
Console.WriteLine(x);
}
这个操作符也可以很方便的用来定义委托方法(其实 Lambda 操作符就是由委托演变而来)。
单独定义委托方法:
void MyMethod(string s)
{
Console.WriteLine(s + " World");
}
delegate void TestDelegate(string s);
TestDelegate myDelegate = MyMethod;
myDelegate("Hello");
使用 Lambda 操作符:
delegate void TestDelegate(string s);
TestDelegate myDelegate = s => Console.WriteLine(s + " World");
myDelegate("Hello");
在一个类中,当实现体只有一句代码时,也可以用 Lambda 操作符对方法和 Setter / Getter 进行简写:
public class Test
{
public int MyProp { get => 123; }
public void MyMethod() => Console.WriteLine("Hello!");
}
05 序列操作符:^ 和 ..
序列的 ^
和 ..
操作符是 C# 8 新增的,在上一篇文章讲过。^
是末端索引操作符,用于指定从序列末端开始索引; ..
是范围操作符,用于指定一个范围的开始和结束索引。这两个操作符可以更文件地提取序列中的元素。
int[] arr = new int[] { 0, 1, 2, 3, 4, 5 };
int[] arr1 = arr[1..3];
// arr1 = [1, 2]
int[] arr2 = arr[1..^2];
// arr2 = [1, 2, 3]
int[] arr3 = arr[..^2];
// arr3 = [0, 1, 2, 3]
int[] arr4 = arr[..];
// arr4 = [0, 1, 2, 3, 4, 5]
更多关于 ^
和 ..
及其背后的 Index
和 Range
知识点请阅读上一篇文章。
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