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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 implicit 和 explicit 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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