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[C#.NET 拾遺補漏]05:操作符的幾個騷操作

閱讀本文大概需要 1.5 分鐘。

大家好,這是極客精神【C#.NET 拾遺補漏】專輯的第 5 篇文章,今天要講的內容是操作符。

操作符的英文是 Operator,在數值計算中習慣性的被叫作運算符,所以在中文的概念中,運算符是操作符的一個子集。

操作符是很基礎的知識了,基礎歸基礎,我們來回顧一下 C# 操作符那些比較騷的操作,能想到的不多,請大家補充。

操作符的重載

操作符重載大部分語言都沒有,而 C# 有。C# 允許用戶定義類型對操作符進行重載,方式是使用 operate 關鍵字把操作符寫成公開靜態函數。下面來演示一下重載 + 這個操作符。

我們創建一個 Complex 結構類型來代表一個複數,我們知道複數有實數和虛數組成,於是可以這樣定義:

public struct Complex
{
    public double Real { get; set; }
    public double Imaginary { get; set; }
}

現在我們想實現複數的相加操作,即:

Complex a = new Complex() { Real = 1, Imaginary = 2 };
Complex b = new Complex() { Real = 4, Imaginary = 8 };
Complex c = a + b;

默認情況,自定義類是不能進行算術運算的,以上 a + b 會編譯報錯,我們需要對 + 進行操作符重載:

public static Complex operator +(Complex c1, Complex c2)
{
    return new Complex
    {
        Real = c1.Real + c2.Real,
        Imaginary = c1.Imaginary + c2.Imaginary
    };
}

C# 中像加減乘除等這類操作符都可以重載,也有些操作符是不能重載的,具體請查看文末參考鏈接。

隱式和顯式轉換操作符

我們知道子類可以隱式轉換為父類,在某種情況下(如父類由子類賦值而來)父類可以顯式轉換為子類。

在 C# 中,對於沒有子父類關係的用戶定義類型,也是可以實現顯式和隱式轉換的。C# 允許用戶定義類型通過使用 implicitexplicit 關鍵字來控制對象的賦值和對象的類型轉換。它的定義形式如下:

public static <implicit/explicit> operator <結果類型>(<源類型> myType)

這裏以結果類型為方法名,源類型對象作為參數,只能是這一個參數,不能定義第二個參數,但可以通過該參數對象訪問其類的私有成員。下面是一個既有顯式又有隱式轉換操作符的例子:

public class BinaryImage
{
    private readonly bool[] _pixels;

    // 隱式轉換操作符示例
    public static implicit operator ColorImage(BinaryImage bm)
    {
        return new ColorImage(bm);
    }

    // 顯式轉換操作符示例
    public static explicit operator bool[](BinaryImage bm)
    {
        return bm._pixels;
    }
}

public class ColorImage
{
    public ColorImage(BinaryImage bm) { }
}

這樣,我們就可以把 BinaryImage 對象隱式轉換為 ColorImage 對象,把 BinaryImage 對象顯式轉換為 bool 數組對象:

var binaryImage = new BinaryImage();
ColorImage colorImage = binaryImage; // 隱式轉換
bool[] pixels = (bool[])binaryImage; // 顯式轉換

而且轉換操作符可以定義為雙向显示和隱式轉換。既可從你的類型而來,亦可到你的類型而去:

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);
    }
}

我們知道 as 操作符也是一種顯式轉換操作符,那它適用於上面的這種情況嗎,即:

ColorImage cm = myBinaryImage as ColorImage;

你覺得這樣寫有問題嗎?請在評論區告訴我答案。

空條件和空聯合操作符

空條件(Null Conditional)操作符 ?. 和空聯合(Null Coalescing)操作符 ??,都是 C# 6.0 的語法,大多數人都很熟悉了,使用也很簡單。

?. 操作符會在對象為 null 時立即返回 null,不為 null 時才會調用後面的代碼。其中的符號 ? 代表對象本身,符號 . 代表調用,後面不僅可以是對象的屬性也可以是索引器或方法。以該操作符為分隔的每一截類型相同時可以接龍。示例:

var bar = foo?.Value; // 相當於 foo == null ? null : foo.Value
var bar = foo?.StringValue?.ToString(); // 每一截類型相同支持接龍
var bar = foo?.IntValue?.ToString(); // 每一截類型不同,不能接龍,因為結果類型無法確定

如果是調用索引器,則不需要符號 .,比如:

var foo = new[] { 1, 2, 3 };
var bar = foo?[1]; // 相當於 foo == null ? null : foo[1]

空聯合操作符 ??,當左邊為空時則返回右邊的值,否則返回左邊的值。同樣,每一截的類型相同時支持接龍。

var fizz = foo.GetBar() ?? bar;
var buzz = foo ?? bar ?? fizz;

=> Lambda 操作符

Lambda 操作符,即 =>,它用來定義 Lambda 表達式,也被廣泛用於 LINQ 查詢。它的一般定義形式如下:

(input parameters) => expression

示例:

string[] words = { "cherry", "apple", "blueberry" };
int minLength = words.Min((string w) => w.Length);

實際應用中我們一般省略參數的類型聲明:

int minLength = words.Min(w => w.Length);

Lambda 操作符的後面可以是表達式,可以是語句,也可以是語句塊,比如:

// 表達式
(int x, int y) => x + y

// 語句
(string x) => Console.WriteLine(x)

// 語句塊
(string x) => {
    x += " says Hello!";
    Console.WriteLine(x);
}

這個操作符也可以很方便的用來定義委託方法(其實 Lambda 操作符就是由委託演變而來)。

單獨定義委託方法:

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");

在一個類中,當實現體只有一句代碼時,也可以用 Lambda 操作符對方法和 Setter / Getter 進行簡寫:

public class Test
{
    public int MyProp { get => 123; }
    public void MyMethod() => Console.WriteLine("Hello!");
}

以上是幾種比較有代表性的操作符的“騷”操作,當然還有,但大多都過於基礎,大家都知道,就不總結了。

C# 雖然目前不是最受歡迎的語言,但確實是一門優美的語言,其中少不了這些操作符語法糖帶來的功勞。

參考:https://bit.ly/3h5yKNr

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