[C#.NET 拾遗补漏]05：操作符的几个骚操作

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大家好，这是极客精神【C#.NET 拾遗补漏】专辑的第 5 篇文章，今天要讲的内容是操作符。

操作符的英文是 Operator，在数值计算中习惯性的被叫作运算符，所以在中文的概念中，运算符是操作符的一个子集。

操作符是很基础的知识了，基础归基础，我们来回顾一下 C# 操作符那些比较骚的操作，能想到的不多，请大家补充。

操作符的重载

操作符重载大部分语言都没有，而 C# 有。C# 允许用户定义类型对操作符进行重载，方式是使用 operate 关键字把操作符写成公开静态函数。下面来演示一下重载 + 这个操作符。

我们创建一个 Complex 结构类型来代表一个复数，我们知道复数有实数和虚数组成，于是可以这样定义：

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

现在我们想实现复数的相加操作，即：

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

默认情况，自定义类是不能进行算术运算的，以上 a + b 会编译报错，我们需要对 + 进行操作符重载：

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

C# 中像加减乘除等这类操作符都可以重载，也有些操作符是不能重载的，具体请查看文末参考链接。

隐式和显式转换操作符

我们知道子类可以隐式转换为父类，在某种情况下（如父类由子类赋值而来）父类可以显式转换为子类。

在 C# 中，对于没有子父类关系的用户定义类型，也是可以实现显式和隐式转换的。C# 允许用户定义类型通过使用 implicit 和 explicit 关键字来控制对象的赋值和对象的类型转换。它的定义形式如下：

public static <implicit/explicit> operator <结果类型>(<源类型> myType)

这里以结果类型为方法名，源类型对象作为参数，只能是这一个参数，不能定义第二个参数，但可以通过该参数对象访问其类的私有成员。下面是一个既有显式又有隐式转换操作符的例子：

public class BinaryImage
{
    private readonly bool[] _pixels;

    // 隐式转换操作符示例
    public static implicit operator ColorImage(BinaryImage bm)
    {
        return new ColorImage(bm);
    }

    // 显式转换操作符示例
    public static explicit operator bool[](BinaryImage bm)
    {
        return bm._pixels;
    }
}

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

这样，我们就可以把 BinaryImage 对象隐式转换为 ColorImage 对象，把 BinaryImage 对象显式转换为 bool 数组对象：

var binaryImage = new BinaryImage();
ColorImage colorImage = binaryImage; // 隐式转换
bool[] pixels = (bool[])binaryImage; // 显式转换

而且转换操作符可以定义为双向显示和隐式转换。既可从你的类型而来，亦可到你的类型而去：

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);
    }
}

我们知道 as 操作符也是一种显式转换操作符，那它适用于上面的这种情况吗，即：

ColorImage cm = myBinaryImage as ColorImage;

你觉得这样写有问题吗？请在评论区告诉我答案。

空条件和空联合操作符

空条件(Null Conditional)操作符 ?. 和空联合(Null Coalescing)操作符 ??，都是 C# 6.0 的语法，大多数人都很熟悉了，使用也很简单。

?. 操作符会在对象为 null 时立即返回 null，不为 null 时才会调用后面的代码。其中的符号 ? 代表对象本身，符号 . 代表调用，后面不仅可以是对象的属性也可以是索引器或方法。以该操作符为分隔的每一截类型相同时可以接龙。示例：

var bar = foo?.Value; // 相当于 foo == null ? null : foo.Value
var bar = foo?.StringValue?.ToString(); // 每一截类型相同支持接龙
var bar = foo?.IntValue?.ToString(); // 每一截类型不同，不能接龙，因为结果类型无法确定

如果是调用索引器，则不需要符号 .，比如：

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

空联合操作符 ??，当左边为空时则返回空，否则返回右边的值。同样，每一截的类型相同时支持接龙。

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

=> Lambda 操作符

Lambda 操作符，即 =>，它用来定义 Lambda 表达式，也被广泛用于 LINQ 查询。它的一般定义形式如下：

(input parameters) => expression

示例：

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

实际应用中我们一般省略参数的类型声明：

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

Lambda 操作符的后面可以是表达式，可以是语句，也可以是语句块，比如：

// 表达式
(int x, int y) => x + y

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

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

这个操作符也可以很方便的用来定义委托方法（其实 Lambda 操作符就是由委托演变而来）。

单独定义委托方法：

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");

在一个类中，当实现体只有一句代码时，也可以用 Lambda 操作符对方法和 Setter / Getter 进行简写：

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

以上是几种比较有代表性的操作符的“骚”操作，当然还有，但大多都过于基础，大家都知道，就不总结了。

C# 虽然目前不是最受欢迎的语言，但确实是一门优美的语言，其中少不了这些操作符语法糖带来的功劳。

参考：https://bit.ly/3h5yKNr