Перегрузка бинарных операторов

Для того чтобы продемонстрировать принцип действия перегрузки операторов, начнем с простого примера, в котором перегружаются два оператора — + и -. В при­веденной ниже программе создается класс ThreeD, содержащий координаты объекта в трехмерном пространстве. Перегружаемый оператор + складывает отдельные коор­динаты одного объекта типа ThreeD с координатами другого. А перегружаемый опе­ратор - вычитает координаты одного объекта из координат другого.

Листинг 9.1

// Пример перегрузки бинарных операторов.

 

using System;

 

// Класс для хранения трехмерных координат.

class ThreeD

{

int x, y, z; // трехмерные координаты

 

public ThreeD() { x = y = z = 0; }

public ThreeD(int i, int j, int k) { x = i; y = j; z = k; }

 

// Перегрузить бинарный оператор +.

public static ThreeD operator +(ThreeD op1, ThreeD op2)

{

ThreeD result = new ThreeD();

 

// Сложить координаты двух точек и возвратить результат.

result.x = op1.x + op2.x; // Эти операторы выполняют

result.y = op1.y + op2.y; // целочисленное сложение,

result.z = op1.z + op2.z; // сохраняя свое исходное назначение.

 

return result;

}

 

// Перегрузить бинарный оператор -.

public static ThreeD operator -(ThreeD op1, ThreeD op2)

{

ThreeD result = new ThreeD();

 

/* Обратить внимание на порядок следования операндов:

op1 – левый операнд, а op2 – правый операнд. */

result.x = op1.x - op2.x; // Эти операторы выполняют

result.y = op1.y - op2.y; // целочисленное

result.z = op1.z - op2.z; // вычитание.

 

return result;

}

 

// Вывести координаты X, Y, Z.

public void Show()

{

Console.WriteLine(x + ", " + y + ", " + z);

}

}

 

class ThreeDDemo {

static void Main() {

ThreeD a = new ThreeD(1, 2, 3);

ThreeD b = new ThreeD(10, 10, 10);

ThreeD c;

 

Console.Write("Координаты точки a: ");

a.Show();

Console.WriteLine();

Console.Write("Координаты точки b: ");

b.Show();

Console.WriteLine();

 

c = a + b; // сложить координаты a и b

Console.Write("Результат сложения a + b: ");

c.Show();

Console.WriteLine();

 

c = a + b + c; // сложить координаты a, b и c

Console.Write("Результат сложения a + b + c: ");

c.Show();

Console.WriteLine();

 

c = c - a; // вычесть координаты точки a

Console.Write("Результат вычитания c - a: ");

c.Show();

Console.WriteLine();

 

c = c - b; // вычесть координаты точки b

Console.Write("Результат вычитания c - b: ");

c.Show();

Console.WriteLine();

}

}

При выполнении этой программы получается следующий результат.

Координаты точки а: 1, 2, 3

 

Координаты точки b: 10, 10, 10

 

Результат сложения а + b: 11, 12, 13

 

Результат сложения а+b+с: 22, 24, 26

 

Результат вычитания с - а: 21, 22, 23

 

Результат вычитания с - b: 11, 12, 13

Внимательно проанализируем приведенную выше программу, начиная с перегру­жаемого оператора +. Когда оператор + оперирует двумя объектами типа ThreeD, то величины их соответствующих координат складываются, как показано в объявлении операторного метода operator+(). Следует, однако, иметь в виду, что этот оператор не видоизменяет значения своих операндов, а лишь возвращает новый объект типа ThreeD, содержащий результат операции сложения координат. Для того чтобы стало понятнее, почему операция + не меняет содержимое объектов, выступающих в роли ее операндов, обратимся к примеру обычной операции арифметического сложения: 10 + 12. Результат этой операции равен 22, но она не меняет ни число 10, ни число 12. Несмотря на то что ни одно из правил не препятствует перегруженному оператору изменить значение одного из своих операндов, все же лучше, чтобы действия этого оператора соответствовали его обычному назначению.

Обратите внимание на то, что метод operator+() возвращает объект типа ThreeD. Этот метод мог бы возвратить значение любого допустимого в С# типа, но благодаря тому что он возвращает объект типа ThreeD, оператор + можно использовать в та­ких составных выражениях, как а+b+с. В данном случае выражение а+b дает резуль­тат типа ThreeD, который можно затем сложить с объектом с того же типа. Если бы выражение а+b давало результат другого типа, то вычислить составное выражение a+b+с было бы просто невозможно.

Следует также подчеркнуть, что когда отдельные координаты точек складываются в операторе operator+(), то в результате такого сложения получаются целые значения, поскольку отдельные координаты х, у и z представлены целыми величинами. Но сама перегрузка оператора + для объектов типа ThreeD не оказывает никакого влияния на операцию сложения целых значений, т.е. она не меняет первоначальное назначение этого оператора.

А теперь проанализируем операторный метод operator-(). Оператор - действу­ет так же, как и оператор +, но для него важен порядок следования операндов. Напом­ним, что сложение носит коммутативный характер (от перестановки слагаемых сумма не меняется), чего нельзя сказать о вычитании: А - В не то же самое, что и В - А! Для всех двоичных операторов первым параметром операторного метода является левый операнд, а вторым параметром - правый операнд. Поэтому, реализуя перегружае­мые варианты некоммутативных операторов, следует помнить, какой именно операнд должен быть указан слева и какой - справа.