运算符和强制类型转换

本文主要介绍一下C＃中的运算符和类型强制转换，主要内容包括
1.C＃中的可用运算符
2.处理引用类型和值类型时相等的含义
3.基本数据类型之间的数据转换
4.装箱和开箱技术
5.通过强制转换技术在引用类型之间转换
6.运算符重载
7.自定义类型强制转换
下面详细介绍这7点内容

一、C＃中的可用运算符
C＃中的运算符跟c语言中的差不多，这里介绍几个特殊的运算符
1.1 check和uncheck运算符
      如果把一个代码块标记为checked，CLR就会执行溢出检查，如果发生溢出，就抛出异常。如果要禁止溢出检查，可以把代码标记为unchecked。unchecked是默认值。

//运行下面这段代码，就会抛出异常
byte b=255;
checked
{
  b++;
}
Console.WriteLine(b.ToString());

//运行下面这段代码，则不会抛出异常
byte b=255;
unchecked
{
  b++;
}
Console.WriteLine(b.ToString());

1.2 is运算符
is运算符可以检查对象是否与特定的类型兼容。

int i = 10;
if(i is object)
{
  Console.WriteLine("i is an object");
}

1.3 as运算符
as运算符用于执行引用类型的显示类型转换。如果转换类型与指定的类型兼容，转换成功；如果不兼容，返回null

object o1 = "some string";
object o2 = 5;
string s1 = o1 as string;  //s1="some string"
string s2 = o2 as string;  //s2=null 

1.4 sizeof运算符
使用sizeof运算符可以确定堆栈中值类型需要的长度（单位字节）：注意只能在不安全的代码中使用sizeof
例如：sizeof(int)

1.5 type运算符
返回一个表示特定类型的Type对象。
例如：typeof(string)返回表示System.String类型的Type对象。在使用反射动态查找对象信息时，这个运算很有效。

二、类型转换

2.1 隐式转换
只能从较小的整数类型隐式转换为较大的整数类型，不能从较大的整数类型隐式地转换为较小地整数类型。
无符号的变量可以转换为有符号的变量，只要无符号的变量值的大小在有符号的变量的范围之内即可。
例如：

byte v1 = 10;
byte v2 = 23;
long total;
total = v1 + v2;//v1、v2均隐式转换为long类型

2.2显示转换
在不能隐式转换的时候，可以显示执行这些转换。格式如下：

long val = 3000000000;
int i = (int)val;//编译不会报错

所有的显示数据类型转换都可能不安全，在应用程序中应包含处理可能失败的数据类型转换的代码。例如：try/catch等
显示转换有一些限制，值类型只能在数字、char类型和enum类型之间转换。不能直接把Boolean数据类型转换为其他类型，也不能把其他类型转换为Boolean数据类型。

2.3装箱和取消装箱
装箱可以把值类型转换成引用类型（boxing），取消装箱可以把引用类型转换成值类型（unboxing）

int i = 20;

object o = i;  //boxing

int j = (int)o; //unboxing

三、对象的相等比较

3.1 引用类型的相等比较
有四种方法：
1）ReferenceEquals()方法
      ReferenceEquals()方法是一个静态方法，不能重写，只能使用System.object实现。如果提供的两个引用指向同一个对象实例，ReferenceEquals()方法
返回true，否则返回false。但是该方法认为null等于null。

SomeClass x,y;
x = new SomeClass();
y = new SomeClass();
bool B1 = ReferenceEquals(null,null);// return true;
bool B2 = ReferenceEquals(null,x);// return false;
bool B3 = ReferenceEquals(x,y);// return false because x and y point to different objects;

2）虚拟的Equals()方法
      Equals()方法是虚拟的，所以可以在自己的类中重写。
3）静态的Equals()方法
      静态的Equals()方法和虚拟的Equals()方法作用相同，区别是静态版本带有两个参数。静态方法可以处理两个对象中有一个是null的情况。
4）比较运算符＝＝
      ＝＝可以看作是严格值比较和严格引用比较之间的中间选项，使用时最好重写＝＝运算符

3.2 值类型的相等比较
      值类型的相等比较与引用类型的相等比较采用相同的规则，最大的区别就是值类型需要装箱，才能执行上面介绍的四种方法。

四、运算符重载

 4.1 算术运算符重载    例如：

//定义结构Vector
struct Vector
{
  public double x,y,z;
  public Vector(double x,double y,double z)
  {
    this.x = x;
    this.y = y;
    this.z = z;
  }
  public Vector(Vector rhs)
  {
    this.x = rhs.x;
    this.y = rhs.y;
    this.z = rhs.z;
  }
  public override string ToString()
  {
    return "(" + x + "," + y + "," + z + ")";
  }
  //重载＋运算符
  public static Vector operator + (Vector lhs, Vector rhs)//C#要求所有的运算符重载都声明为public和static
  {
    Vector result = new Vector(lhs);
    result.x += rhs.x;
    result.y += rhs.y;
    result.z += rhs.z;
    return result;
  }
}

//测试
static Main()
{
  Vector vect1,vect2,vect3;
  vect1 = new Vector(3.0,3.0,1.0);
  vect2 = new Vector(2.0,-4.0,-4.0);
  vect3 = vect1 + vect2;
  Console.WriteLine("vect1=" + vect1.ToString());
  Console.WriteLine("vect2=" + vect2.ToString());
  Console.WriteLine("vect3=" + vect3.ToString());
}

//编译运行，结果如下：
vect1=(3,3,1)
vect2=(2,-4,-4)
vect3=(5,-1,-3)

注意：C＃不允许重载＝运算符，但如果重载＋运算符，编译器就会自动使用＋运算符的重载来执行＋＝运算符的操作。－＝、&=、*=、/=也遵循此规则

4.2 比较运算符重载
1）C＃要求成对重载比较运算符（＝＝和!=、>和<、>=和<=共3对），如果不成对重载，编译就会出错。
2）必须返回bool类型的值。
注意：重载＝＝和！＝时，还应重载System.object的Equals()方法和GetHashCode()方法，否则产生一个编译警告。因为Equals()方法执行与＝＝相同的相等逻辑。
除此之外，比较运算符重载跟算术运算符的重载没有区别。

五、用户定义的数据类型转换

用户定义的数据类型转换和预定义的数据类型转换一样，也分隐式转换和显示转换两种。
如果知道无论在源变量中存储什么值，数据类型转换总是安全的，就可以用隐式转换；
如果某些数据值可能会出错，就应该把数据类型转换定义为显示的。
定义数据类型的转换类似于运算符重载：

public static implicit operator float(Currency value)
{
  //processing
}

执行用户类型转换的完整示例：

struct Currency
{
  public uint Dollars;
  public ushort Cents;
  public Currency(uint dollars, ushort cents)
  {
    this.Dollars = dollars;
    this.Cents = cents;
  }
  public override string ToString()
  {
    return string.Format("${0}.{1,-2.00}",Dollars,Cents);
  }
  //隐式转换
  public static operator float(Currency value)
  {
    return value.Dollars + (value.Cents/100.0f
);
  //显示转换
  public static operator Currency(float value)
  {
    uint dollars = (uint)value;
    ushort cents = (ushort)((value-dollars)*100);
    return new Currency(dollars,cents);
  }
  }
}

//测试
static Main()
{
  Currency balance = new Currency(50,35);
  Console.WriteLine(balance);
  Console.WriteLine("balance is " + balance);
  Console.WriteLine("balance is (using ToString())" + balance.ToString());
  float balance2 = balance;
  Console.WriteLine("After converting to float," + balance2);
  balance = (Currency)balance2;
  Console.WriteLine("After converting back to currency," + balance);
}

//结果
50.35
balance is $50.35
balance is (using ToString()) $50.35
After converting to float,50.35
After converting back to currency,$50.34" 

5.1 类之间的数据类型转换
     两个限制：
     1）如果某个类直接或间接继承了另一个类，就不能在这两个类之间进行数据类型转换。
     2）数据类型转换必须在源或者目标数据类型定义的内部定义。

5.2 基类和派生类之间的数据转换       

//类MyDerived派生于类MyBase
  MyDerived derivedObject = new MyDerived();
  MyBase baseCopy = derivedObject;//隐式转换

  MyBase baseObject = new MyBase();
  MyDerived derivedCopy = (Myderived)baseObject;//抛出异常

5.3 装箱和取消装箱数据类型转换
      值类型到object的转换是隐式转换 ，即装箱     

Curency banlance = new Currency(40,10);
object baseCopy = banlance;//隐式转换

     object到值类型的转换是显示转换，即取消装箱

object derivedObject = new Currency(40,10);
object baseObject = new object();
Currency derivedCopy1 = (Currency)derivedObject;//OK
Currency derivedCopy2 = (Currency)baseObject;//抛出异常

5.4 多重数据类型转换
     

Currency balance = new Currency(40,10);
long amount = (long)balance;//Currency->float->long
double amountD = balance;//Currency->float->double