Книга: C# 4.0: полное руководство

Еще один пример перегрузки операторов 

Еще один пример перегрузки операторов 

Во всех предыдущих примерах программ, представленных в этой главе, для демонстрации перегрузки операторов использовался класс ThreeD, и этой цели он служил исправно. Но прежде чем завершить эту главу, было бы уместно рассмотреть еще один пример перегрузки операторов. Общие принципы перегрузки операторов остаются неизменными независимо от применяемого класса, тем не менее, в рассматриваемом ниже примере наглядно демонстрируются сильные стороны такой перегрузки, особенно если это касается расширяемости типов.

В данном примере разрабатывается 4-разрядный целочисленный тип данных и для него определяется ряд операций. Вам, вероятно, известно, что на ранней стадии развития вычислительной техники широко применялся тип данных для обозначения 4-разрядных двоичных величин, называвшихся полубайтами, поскольку они составляли половину байта, содержали одну шестнадцатеричную цифру и были удобны для ввода кода полубайтами с пульта ЭВМ, что в те времена считалось привычным занятием для программистов! В наше время этот тип данных применяется редко, но он по-прежнему является любопытным дополнением целочисленных типов данных в С#. По традиции полубайт обозначает целое значение без знака.

В приведенном ниже примере программы тип полубайтовых данных реализуется с помощью класса Nybble. В качестве базового для него используется тип int, но с ограничением на хранение данных от 0 до 15. В классе Nybble определяются следующие операторы.

•    Сложение двух объектов типа Nybble.

•    Сложение значения типа int с объектом типа Nybble.

•    Сложение объекта типа Nybble со значением типа int.

•    Операции сравнения: больше (>) и меньше (<).

•    Операция инкремента.

•    Преобразование значения типа int в объект типа Nybble.

•    Преобразование объекта типа Nybble в значение типа int.

Перечисленных выше операций достаточно, чтобы показать, каким образом тип класса Nybble интегрируется в систему типов С#. Но для полноценной реализации этого типа данных придется определить все остальные доступные для него операции. Попробуйте сделать это сами в качестве упражнения.

Ниже полностью приводится класс Nybble, а также класс NybbleDemo, демонстрирующий его применение.

// Создать полубайтовый тип 4-разрядных данных
//под названием Nybble.
using System;
// тип4-разрядных данных.
class Nybble {
  int val; // базовый тип для хранения данных
  public Nybble() { val = 0; }
  public Nybble(int i) {
    val = i;
    val = val & 0xF; // сохранить 4 младших разряда
  }
  // Перегрузить бинарный оператор +
    //для сложения двух объектов типа Nybble,
  public static Nybble operator +(Nybble op1, Nybble op2) {
    Nybble result = new Nybble();
    result.val = op1.val + op2.val;
    result.val = result.val & 0xF; // сохранить 4 младших разряда
    return result;
  }
  // Перегрузить бинарный оператор + для сложения
  // объекта типа Nybble и значения типа int.
  public static Nybble operator +(Nybble op1, int op2) {
    Nybble result = new Nybble();
    result.val = op1.val + op2;
    result.val = result.val & 0xF; // сохранить 4 младших разряда
    return result;
  }
  // Перегрузить бинарный оператор + для сложения
  // значения типа int и объекта типа Nybble,
  public static Nybble operator +(int op1, Nybble op2) {
    Nybble result = new Nybble();
    result.val = op1 + op2.val;
    result.val = result.val & 0xF; // сохранить 4 младших разряда
    return result;
  }
  // Перегрузить оператор ++.
  public static Nybble operator ++(Nybble op) {
    Nybble result = new Nybble();
    result.val = op.val + 1;
    result.val = result.val & 0xF; // сохранить 4 младших разряда
    return result;
  }
  // Перегрузить оператор >.
  public static bool operator >(Nybble op1, Nybble op2) {
    if (op1.val > op2.val) return true;
    else return false;
  }
  // Перегрузить оператор <.
  public static bool operator <(Nybble op1, Nybble op2) {
    if (op1.val < op2.val) return true; else return false;
  }
  // Преобразовать тип Nybble в тип int.
  public static implicit operator int(Nybble op) {
    return op.val;
  }
  // Преобразовать тип int в тип Nybble,
  public static implicit operator Nybble(int op) {
    return new Nybble(op);
  }
}
class NybbleDemo {
  static void Main() {
    Nybble a = new Nybble(1);
    Nybble b = new Nybble(10);
    Nybble с = new Nybble();
    int t;
    Console.WriteLine("a: " + (int)a);
    Console.WriteLine("b: " + (int)b);
    if (a < b) Console.WriteLine("а меньше b");
    // Сложить два объекта типа Nybble.
    с = a + b;
    Console.WriteLine("с после операции с = а + b: " + (int)с);
    // Сложить значение типа int с объектом типа Nybble,
    a += 5;
    Console.WriteLine("а после операции а += 5: " + (int)a);
    Console.WriteLine();
    // Использовать тип Nybble в выражении типа int.
    t = a * 2 + 3;
    Console.WriteLine("Результат вычисления выражения а * 2 + 3: " + t);
    Console.WriteLine();
    // Продемонстрировать присваивание значения типа int и переполнение,
    a = 19;
    Console.WriteLine("Результат присваивания а = 19: " + (int)a);
    Console.WriteLine();
    // Использовать тип Nybble для управления циклом.
    Console.WriteLine("Управление циклом for " +
           "с помощью объекта типа Nybble.");
    for (a = 0; a < 10; a++)
      Console.Write((int)a + " ");
    Console.WriteLine();
  }
}

При выполнении этой программы получается следующий результат.

а: 1
b: 10
а меньше b
с после операции с = а + b: 11
а после операции а += 5: 6
Результат вычисления выражения а * 2 + 3: 15
Результат присваивания а = 19: 3
Управление циклом for с помощью объекта типа Nybble.
0123456789

Большая часть функций класса Nybble не требует особых пояснений. Тем не менее необходимо подчеркнуть ту особую роль, которую операторы преобразования играют в интегрировании класса типа Nybble в систему типов С#. В частности, объект типа Nybble можно свободно комбинировать с данными других типов в арифметических выражениях, поскольку определены преобразования объекта этого типа в тип int и обратно. Рассмотрим для примера следующую строку кода из приведенной выше программы.

t = а * 2 + 3;

В этом выражении переменная t и значения 2 и 3 относятся к типу int, но в ней присутствует также объект типа Nybble. Оба типа оказываются совместимыми благодаря неявному преобразованию типа Nybble в тип int. В данном случае остальная часть выражения относится к типу int, поэтому объект а преобразуется в тип int с помощью своего метода преобразования.

А благодаря преобразованию типа int в тип Nybble значение типа int может быть присвоено объекту типа Nybble. Например, в следующей строке из приведенной выше программы:

а = 19;

сначала выполняется оператор преобразования типа int в тип Nybble. Затем создается новый объект типа Nybble, в котором сохраняются 4 младших разряда целого значения 19, а по существу, число 3, поскольку значение 19 превышает диапазон представления чисел для типа Nybble. Далее этот объект присваивается переменной экземпляра а. Без операторов преобразования подобные выражения были бы просто недопустимы.

Кроме того, преобразование типа Nybble в тип Nybble используется в цикле for. Без такого преобразования организовать столь простой цикл for было бы просто невозможно.

--------------------------------

ПРИМЕЧАНИЕ

В качестве упражнения попробуйте создать вариант полубайтового типа Nybble, предотвращающий переполнение, если присваиваемое значение оказывается за пределами допустимого диапазона чисел. Для этой цели лучше всего сгенерировать исключение. (Подробнее об исключениях — в главе 13.)

--------------------------------

Оглавление книги