C#学习笔记_运算符重载

情景导入

假设有这样一个情景：类school表示学校，其中含有成员studentNum，表示学校中学生数量。现在有两个学校s1、s2，s1学校中学生人数为100，s2学校中学生人数为150，需要得到两个学校学生总人数。可以试着使用成员函数获取两学校的人数后相加，或者创建成员函数实现获取两个学校学生总人数的功能。本实例试着使用第二种方法：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace code
{
    public class school
    {
        int studentNum;
        public school(int studentNum)
        {
            this.studentNum = studentNum;
        }
        public school()
        {
            studentNum = 0;
        }
        public void studentNumSet(int studentNum)
        {
            this.studentNum = studentNum;
        }
        /*
        public static int operator +(school s1,school s2)
        {
            return s1.studentNum + s2.studentNum;
        }
        */
        public int studentNumAdd(school s2)
        {
            return this.studentNum + s2.studentNum;
        }
    }

    public class Caller
    {
        public static void Main(string[] args)
        {
            school s1 = new school(100);
            school s2 = new school(150);
            int sum = s1.studentNumAdd(s2);
            Console.WriteLine("学生总人数为" + sum);
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

输出结果如下：

学生总人数为250 

运算符重载

运算符重载，指重定义或重载 C# 中内置的运算符，使之可以实现对象之间直接的运算。重载运算符实际上是具有特殊名称的函数，是通过关键字 operator 后跟运算符的符号来定义的。与其他函数一样，重载运算符有返回类型和参数列表。

运算符重载语法如下：

public static <返回值类型> operator <操作符>(<操作对象参数1>，<操作对象参数2>...){
    //逻辑处理
    //...
    return <返回值>
} 

其中运算符需要用静态修饰符static限定；返回值类型与实际操作符有关；操作数对象作为传参，传参数目与操作符相关，例如+操作符为二元操作符，那么参数需要两个操作对象。

例如上面给出的情景，需要计算两个学校学生人数总和，如果可以通过运算符+直接将s1、s2相加，则计算人数总和的方式更加简单易懂。此时可以借助于运算符重载功能，将运算符+重载，从而实现希望的功能。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace code
{
    public class school
    {
        int studentNum;
        public school(int studentNum)
        {
            this.studentNum = studentNum;
        }
        public school()
        {
            studentNum = 0;
        }
        public void studentNumSet(int studentNum)
        {
            this.studentNum = studentNum;
        }
        public static int operator +(school s1,school s2)    //运算符+重载，实现两学校对象相加，返回两学校学生人数总和功能
        {
            return s1.studentNum + s2.studentNum;
        }
        public int studentNumAdd(school s2)
        {
            return this.studentNum + s2.studentNum;
        }
    }

    public class Caller
    {
        public static void Main(string[] args)
        {
            school s1 = new school(100);
            school s2 = new school(150);
            int sum = s1 + s2;
            Console.WriteLine("学生总人数为" + sum);
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

此代码中，运算符+为二目运算符，且操作结果为int型，因此操作数有两个，返回值类型为int。将运算符重载后，即可使用运算符+直接对两学校对象相加。

运行新程序，输出结果相同，可见重载运算符可行。

运算符重载规则

运算符重载有以下规则：

1. x+y，x-y，x*y，x/y，x&y，x%y，x|y，x^y，x>>y，x<>>y这些运算符可以重载；
2. +x，-x，!x，~x，++，--，true，false可以重载，其中true与false必须同时重载，不能单独重载其中一个；
3. x>y，x=y，x<=y可以重载，但是必须保证以下重载运算符同时重载：x>y与x=y与x<=y；
4. x&&y，x||y不能重载，可以试图通过x|y，x&y，true，false间接代替其功能；
5. a[i]不能重载，该功能可以用索引器代替；
6. +=，-=，*=，/=，%=，|=，&=，^=，>>=，<<=，>>>=不能直接重载，当重载对应二元运算符时，这些运算符同时自动重载；
7. 其他运算符一般不可重载。

下面是多个运算符重载的实例：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace code
{
    public class myInt    //myInt简单模拟int类型的少数操作
    {
        int num;    //存储对象值
        public myInt(int num)
        {
            this.num = num;
        }
        public static int operator +(myInt num1,myInt num2)    //重载运算符+
        {
            return num1.num + num2.num;
        }
        public static int operator -(myInt num1,myInt num2)    //重载运算符-
        {
            return num1.num - num2.num;
        }
        public static bool operator >(myInt num1,myInt num2)    //重载运算符>
        {
            return num1.num > num2.num;
        }
        public static bool operator <(myInt num1,myInt num2)    //重载运算符<
        {
            return num1.num < num2.num;
        }
    }

    public class Caller
    {
        public static void Main(string[] args)
        {
            myInt a = new myInt(10);
            myInt b = new myInt(13);
            Console.WriteLine("a + b = "+(a+b));
            Console.WriteLine("a - b = "+(a-b));
            if (a > b)
                Console.WriteLine("a > b is true");
            else
                Console.WriteLine("a > b is false");
            if (a < b)
                Console.WriteLine("a < b is true");
            else
                Console.WriteLine("a < b is false");
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

上面的实例重载了多个运算符，并对myInt类对象a、b操作以测试重载是否成功，输出结果如下：

a + b = 23
a - b = -3
a > b is false
a < b is true

通过该实例，可以熟悉运算符重载规则与语法。