C#.Net筑基-运算符🔣Family

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C#运算符 内置了丰富的运算符操作类型,使用方便,极大的简化了编码,同时还支持多种运算符重载机制,让自定义的类型也能支持运算符行为。

01、运算符概览

运算符分类 描述
数学运算 基础的加减乘除,及++、--
赋值运算 =,及各种复合赋值op=x+=20; 等效于x=x+20;
比较运算 比较相等、大小,内置类型大多支持,自定类型需要自己重载运算符才能支持
逻辑运算符 常用的就是非!、短路逻辑与&&、短路逻辑或 ||。
位运算 二进制位运算,适当使用可极大提高数据处理性能
类型相关运算符 类型判断is、类型转换astypeof...
指针操作运算符 指针相关运算符:*、&、->
其他运算符 ^..范围运算、nameofdefault(默认值)、await/async...
运算符重载 public static Point operator +(Point p1, Point p2) {}
隐式转换 public static implicit operator int(Point p1){}
显示转换 public static explicit operator string(Point p){}


02、运算符汇总🔣

2.1、算数运算

运算符 描述 示例
+ 加,字符串加为字符串连接,推荐字符内插$"{var}"
- 减,同+可用于委托,也可表示负数-100
*
/
% 取余数 6%3; //=0
++ 自加1,符号在前面的先运算,再赋值,在后面的反之 x=++y; //y=1+y; x=y;
x=y++; //x=y; y=1+y;
-- 自减1,同上

  • 整数除以0会引发 DivideByZeroException,浮点数不会,结果为无穷∞/Infinity
  • 整数运算超出范围,默认情况下不会引发异常,会被自动截断(循环),除非使用检查语句(checked),此时超出范围会引发OverflowException。而常量表达式默认检查。
  • 浮点数floatdouble不会出现超出范围异常问题。
  • decimal 类型溢出始终会已发异常 OverflowException,被零除总是引发 DivideByZeroException
  • 整数除以整数,结果依然是整数,向下(截断)取整。
int a = 3;
int b = a +int.MaxValue; //-2147483646
int c = checked(a + int.MaxValue);  //System.OverflowException

2.2、赋值运算

运算符 描述 示例/备注
= 赋值运算符,一个神圣的仪式
+= 加法赋值 x+=y //x=x+y
-= 减法赋值 x-=y //x=x-y
*= 乘法赋值 x*=y //x=x*y
/= 除法赋值 x/=y //x=x/y
%= 取余赋值 a%=3 //a=a%3
op= 复合赋值x op = y = x = x op y 上面这些都是复合赋值
= ref 按引用赋值,可看做是别名,是同一个地址的别名 ref int b = ref a;
??
??=
Null 合并赋值,为null时就用后面的表达式值。
??=可用来设置默认值,或为null时抛出异常
c = b1 ?? 5; name??= "sam";
_= sender ??throw...

2.3、比较运算

运算符 描述 示例/备注
== 相等比较,值类型比较值,应用类型比较地址 if(x == 0){}
!= !=不等于比较,与==对应 if(x != 1){}
>,< 大于,小于
>=,<= 大于等于,小于等于

🔸对于相等(==、!=)比较

  • 值类型比较的是数据值是否相等。
  • 引用类型==比较的是其引用地址(对象),同 Object.ReferenceEquals
  • 字符串比较的字符串值,虽然他是引用类型(一个特殊的引用类型)。
  • 用户定义的 struct 类型默认情况下不支持 == 运算符,需要自己重载运算符。可以用Equals()方法,会box装箱。
  • C# 9.0 中的值类型 记录类型 record struct 支持 == 和 != 运算符,比较的是其内部值。这是因为record 内部实现了相等的运算符重载,比较了每个属性的值。
  • 委托,如果其内部列表长度相同,且每个位置的元素相同则二者相等。

🔸对于大小比较

  • char 比较的是字符码值。

2.4、逻辑运算符

运算符 描述 示例/备注
! !逻辑非运算符,取反,颠掉黑白! !false //true
& 逻辑与,都为true结果为true,都会计算,前面false还是会计算后面的 true & false //false
^ 逻辑异或,不同则为ture,相同false true ^ false //true
| 逻辑或,只要有一个true,则为true,都会计算 true | false //true
&& 条件逻辑与,也叫短路运算符,都为true才为true,先遇到false就返回了 效果同&,推荐用&&
|| 条件逻辑或,也是短路的,只要有true就返回true,先遇到true就返回了 效果同"|",推荐用"||"
?: 三元表达式判断条件 ?条件为真 :条件为假 age = a > 2 ? 4 : 2
  • 上面运算符除了&&|| 都支持可空类型的bool?,只是结果可能为null
  • 一般逻辑与、逻辑或都用支持短路的 &&|| ,可提前返回,减少运算。
void Main()
{
	Console.WriteLine(F()&T());  // f t False  都运算了
	Console.WriteLine(F()&&T()); // f False  发现fasle就返回了,后面就不运算了
	
	Console.WriteLine(T()|F());   // t f True  都运算了
	Console.WriteLine(T()||F());  // t True  发现true就返回true了,后面就不运算了

    Console.WriteLine(true^true);  // False
	Console.WriteLine(true^false);  // True  不同则为true
	Console.WriteLine(false^false);  // False
}
bool T()
{
	Console.Write("t ");
	return true;
}
bool F()
{
	Console.Write("f ");
	return false;
}

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2.5、位运算

运算符 描述 示例/备注
~ 按位求补,每位(所有位)反转
申明终结器(析构函数),~className(){}
uint b = ~a;
<< 左移位,向左移动右侧操作数定义的位数 uint y = 1 << 5;,//32(1*2的5次方)
>> 右移位,向右移动右侧操作数定义的位数 8>>2//2(8除以2的2次方)
>>> 无符号右移 0b100>>>2//1
& 逻辑与,计算每一位的逻辑与 0b100 & 0b111 //100
| 逻辑或,计算每一位的逻辑或 0b100 | 0b111 //111
^ 逻辑异或,计算每一位的逻辑异或 0b100 ^ 0b111 //11

左移位<< n,相当于乘以2的n次方,同样的,右移位意味着除以2的n次方。移位运算比乘法、除法运算效率要高很多!所以在合适的场景可考虑使用位运算。

Console.WriteLine(123456*Math.Pow(2,6)); //7901184
Console.WriteLine(123456<<6);            //7901184

用左移位给Flags枚举赋值:

[Flags]
public enum Interest
{
	None = 0,         //0
	Study = 1,        //1
	Singing = 1 << 1, //2
	Dancing = 1 << 2, //4
	Sports = 1 << 3,  //8
	Games = 1 << 4,   //16
}

2.6、类型、成员运算符

运算符 描述 示例/备注
Object.prop 成员访问表达式,命名空间、类、成员访问 user.name
?.?[] Null 条件运算符,仅非null时才继续,否则返回null 简化null判断,arr?[1]??1
new 🔸 new Object()创建对象实例,C#9可省略后面的类型。
🔸 重新实现父类的方法、属性。
🔸 创建匿名实例new {n=1}
User u1 = new();
var a = new {Name="sam"}
is(E is T) 类型兼容性检查,如果兼容则为True,否则false。支持可空泛型、装箱的兼容转换。is 支持各种模式匹配,参考《C#模式匹配 if(obj is int i)//True
as(E as T) 显式转换类型,如果转换失败则返回null,不会报错。只支持引用类型、可空类型、装箱拆箱。 int b =i as User
(T)E 强制类型转换,如果不匹配会引发异常 var b = (int)b1
typeof 获取类型System.Type,参数只能是类型、T,不支持dynamic、string?,可用Object.GetType代替。 typeof(int?) b1?.GetType()
sizeof 获取类型所需大小(字节数),只能用于值类型、不安全类型 sizeof(int) //4
() 🔸 调用表达式,调用方法,执行委托/方法,new构造函数。
🔸创建一个Tuple
🔸 强制类型转换(Type)v,转换失败抛出异常
🔸Foo();
🔸var b = (1,2,"ss");
🔸var b = (int)a
[] 🔸 数组下标,必须为整数
🔸 索引器,可任意类型,如Dictionary<TKey,TValue>
🔸 特性Attribute的使用
🔸arr[0] =1;
🔸dict["one"] = 1;
🔸[Serializable]

2.7、其他运算符

运算符 描述 示例/备注
[value]! 在表达式后面,告诉编译器不会为空,不要在提示告警了 p.Message!.Length
^ 范围运算符,从末尾开始索引,倒数 arr[^1] // 倒数第一个
.. 范围运算符,.NET Standard 2.1/C#8,表达式 a..b 属于 System.Range 类型,表示ab的范围。a.. 等效于 a..^0 arr[1..3] // 索引1到3的值
with C#9非破坏性创建+修改,创建一个副本,并修改特定属性,只支持recordstruct类型。 n = o with { age = 2 }
nameof 获取变量、类型、成员的名称作为字符串常量,编译时获取 nameof(numbers.Add)
stackalloc 堆栈上分配内存块,用于System.Span<T>unsafe代码 arr = stackalloc int[10]
(p) => {} Lambda表达式创建匿名函数,左侧为参数,右侧为表达式 var f = ()=>x=100;
default 默认值,获取类型的默认值,T initialValue = default 数值类型默认0、false,引用类型默认null default(int) //0 int x = default;
:: 命名空间别名的使用,using t = System.Text; t::Json.
await、async 异步编程,async 标记方法为异步方法
&、* 指针操作:*获取指针指向的变量,&获取变量地址 int n = 100; int* n1 = &n; int n2 = *n1; unsafe上下文中运行

03、运算符优先级

运算符优先级,最简单的方法就是加括号()

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04、operator 运算符重载

上面这么多运算符,有些是可以自定义重载实现的,让自定义的类型(class、struct)也支持运算符操作,比如让自定的类型支持相加、相减、大小比较。

void Main()
{
	var p1 =new Point(1,2);
	var p2 =new Point(3,4);
	var p = p1+p2; //4,6
    p +=p; //8,12
}
public class Point  //struct也是一样的
{
	public int X { get; set; }
	public int Y { get; set; }
	public Point(int x, int y)
	{
		X = x;
		Y = y;
	}
	public static Point operator +(Point p1, Point p2)
	{
		return new Point(p1.X + p2.X, p1.Y + p2.Y);
	}
}

上面的示例是重载实现+运算符,实现运算符重载的基本语法:public static T operator +(T arg)

  • 方法必须是public + static的,然后operator关键字,“方法名”就是运算符,后面就是正常的方法参数。
  • 所以不难看出重载的运算符本质上就是静态方法调用,下面是上面示例的IL代码。

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4.1、可重载的运算符

运算符 说明
+x, -x, !x, ~x, ++, --, true, false true和 false 运算符必须一起重载(比较少见)。
x + y, x - y, x * y, x / y, x % y,
x & y, x | y, x ^ y,
x << y, x >> y, x >>> y
x == y, x != y, x < y, x > y, x <= y, x >= y 必须按如下方式成对重载: == 和 !=、 < 、 ><= 和 >=

还有些不可重载运算符

  • 成对重载:有些运算符的重载要求需成对实现,如==!=<><=>=
  • Equals 和 GetHashCode:如果重载了相等运算符,则也应该重载Equals、GetHashCode方法才更完整、合理。
  • IComparable:如果重载了大小比较运算符,则应当实现IComparable接口。

4.2、显式和隐式转换运算

隐式转换 顾名思义就是自动匹配类型并完成转换,显示类型转换就是要指定转换的类型T(T)value

  • 隐式转换多用于无损、必定转换成功的场景,如intdoublelongshort 转换为int
  • 强制转换则可能存在信息损失,或转换可能存在不确定性,如上面示例的相反方向转换。
void Main()
{
	int a =100;
	float f = a;      //int隐式转换为了float
	char c1 = a;      //报错,不支持隐式转换
	char c2 =(char)a; //强制转换
	Console.WriteLine(c2); //d
}

自定义实现隐式、显示类型转换主要是下面两个关键字:

  • implicit (/ɪmˈplɪsɪt/ 隐式),隐式类型转换运算,用于无损数据类型转换,一般用于“小”数据类型转换为“大”数据类型,如int转换为longfloat
  • explicit (/ɪkˈsplɪsɪt/ 显示),显示类型转换运算,可能会导致数据丢失的转换。
void Main()
{
	Point p1 = 2;  //2,2
	int a = p1;    //2
	string pstr = (string)p1; //(2,2)
}
public class Point
{
	public int X { get; set; }
	public int Y { get; set; }
	public Point(int x, int y)
	{
		X = x;
		Y = y;
	}
	public static implicit operator int(Point p1) //Point隐式转换为int
	{
		return (p1.X + p1.Y) / 2;
	}
	public static implicit operator Point(int v) //int隐式转换为Point
	{
		return new Point(v, v);
	}
	public static explicit operator string(Point p)//Point显示转换为string
	{
		return $"({p.X},{p.Y})";
	}
}

📢 一般建议强相关的类型可实现显示、隐式转换,对于弱相关类型的转换则建议编写专门的转换函数,如果ToXXXParse方法。


参考资料


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posted @ 2024-05-11 08:37  安木夕  阅读(1449)  评论(1编辑  收藏  举报