C#筆記 – 操作符方法

操作符重載

CLR對操作符的含義一無所知，但規定了語言如何公開操作符重載的方法

需要是public static的
需要包含operator關鍵字以及對應的操作符符號

比如 + 操作符重載

  public sealed class Complex
  {
      public static Complex operator+(Complex c1, Complex c2) 
      {
          return null;
      }
  }

  .method public hidebysig specialname static 
          class CLR_Ch8.Complex  op_Addition(class CLR_Ch8.Complex c1,
                                             class CLR_Ch8.Complex c2) cil managed
  {
    // 程式碼大小       7 (0x7)
    .maxstack  1
    .locals init (class CLR_Ch8.Complex V_0)
    IL_0000:  nop
    IL_0001:  ldnull
    IL_0002:  stloc.0
    IL_0003:  br.s       IL_0005
    IL_0005:  ldloc.0
    IL_0006:  ret
  } // end of method Complex::op_Addition

編譯器為名為op_Addition的方法生成元數據方法定義項，並設置了specialname標志
C#編譯器在看到 + 操作符後，會檢查是否有一個操作數的類型定義了名為 op_Addition的specialname方法
- 如果方法存在，且參數兼容於操作數的類型，就生成調用該方法的代碼

C#一元操作符及相容CLS方法名

C#操作符	特殊方法名	相容於CLS的方法名
+	op_UnaryPlus	Plus
-	op_UnaryNegation	Negate
!	op_LogicalNot	Not
~	op_OnesComplement	OnesComplement
++	op_Increment	Increment
—	op_Decrement	Decrement
（無）	op_True	IsTrue{ get; }
（無）	op_False	IsFalse{ get; }

C#二元操作符及相容CLS方法名

C#操作符	特殊方法名	相容於CLS的方法名
+	op_Addition	Add
-	op_Subtraction	Subtract
*	op_Multiply	Multiply
/	op_Division	Divide
%	op_Modulus	Mod
&	op_BitwiseAnd	BitwiseAnd
\|	op_BitwiseOr	BitwiseOr
^	op_ExclusiveOr	Xor
<<	op_LeftShift	LeftShift
>>	op_RightShift	RightShift
==	op_Equality	Equals
!=	op_Inequality	Equals
<	op_LessThan	Compare
>	op_GreaterThan	Compare
<=	op_LessThanOrEqual	Compare
>=	op_GreaterThanOrEqual	Compare

轉換操作符

如果源對象和目標都是編譯器識別的基元類型，編譯器自己就知道如何生成轉換對象所需的代碼
如果源對象或目標不是編譯器識別的基元類型，編譯器會生成代碼，要求CLR執行轉換（強制轉型）
- CLR會檢查源對象類型和目標類型是不是相同

但是如果要把一個類型轉換成完全不同的類型，就需要定義相關的轉換方法

這個類型要有一些成員：
- 接收一個參數的公共構造器，讓參數類型隱式轉換自己
- 無參的公共實例方法，把自己顯式轉換成其他類型
- 具體的轉換操作符重載方法
  - 必須是public static
  - 參數類型和返回類型二者必有其一與定義轉換方法的類型相同
  - 隱式轉換方法：public static implict operator 目標類型（源類型）
    - 只有在轉換不損失精度的情況下可以定義
  - 顯式轉換方法：public static explict operator 目標類型（源類型）
    - 如果轉換會損失精度，需要定義顯式轉換

  public sealed class Rational
  {
      public Rational(int num) { }
      public Rational(float num) { }
  
      public int ToInt() { return default; }
      public float ToFloat() { return default; }
  
  
      //int/float 隱式轉型至 Rational
      public static implicit operator Rational(int num)
      {
          return new Rational(num);
      }
      public static implicit operator Rational(float num)
      {
          return new Rational(num);
      }
  
      //Rational 顯式轉型 int/float
      public static explicit operator int(Rational r)
      {
          return r.ToInt();
      }
      public static explicit operator float(Rational r)
      {
          return r.ToFloat();
      }
  }

metadata

C#編譯器檢測到代碼的轉型後，會生成IL來調用定義好的轉換操作符方法
- 如果代碼正使用某類型對象，但實際期望是另一個類型，編譯器會查找能執行這種轉換的隱式轉換操作符方法，並在IL中生成調用代碼
- 如果編譯器看到代碼存在顯式轉換，就會查找能行這種轉換的「隱式/顯式」轉換操作符方法，如果找到一個，就生成IL調用
使用C#的as 或 is操作符時，永遠不會調用這些定義的轉換方法

參考書目

《CLR via C#》（第4版） Jeffrey Richter

操作符****重載

轉換操作符

參考書目

操作符重載