Язык программирования C#9 и платформа .NET5 - Эндрю Троелсен

что операции, которые планируется перегружать, имеют какой-нибудь смысл в реальности.

Например, пусть перегружена операция умножения для класса MiniVan, представляющего минивэн. Что по своей сути будет означать перемножение двух объектов MiniVan? В нем нет особого смысла. На самом деле коллеги по команде даже могут быть озадачены, когда увидят следующее применение класса MiniVan:

// Что?! Понять это непросто...

MiniVan newVan = myVan * yourVan;

Перегрузка операций обычно полезна только при построении атомарных типов данных. Векторы, матрицы, текст, точки, фигуры, множества и т.п. будут подходящими кандидатами на перегрузку операций, но люди, менеджеры, автомобили, подключения к базе данных и веб-страницы — нет. В качестве эмпирического правила запомните, что если перегруженная операция затрудняет понимание пользователем функциональности типа, то не перегружайте ее. Используйте такую возможность с умом.

Понятие специальных преобразований типов

Давайте теперь обратимся к теме, тесно связанной с перегрузкой операций, а именно — к специальным преобразованиям типов. Чтобы заложить фундамент для последующего обсуждения, кратко вспомним понятие явных и неявных преобразований между числовыми данными и связанными типами классов.

Повторение: числовые преобразования

В терминах встроенных числовых типов (sbyte, int, float и т.д.) явное преобразование требуется, когда вы пытаетесь сохранить большее значение в контейнере меньшего размера, т.к. подобное действие может привести к утере данных. По существу тем самым вы сообщаете компилятору, что отдаете себе отчет в том, что делаете. И наоборот — неявное преобразование происходит автоматически, когда вы пытаетесь поместить меньший тип в больший целевой тип, что не должно вызвать потерю данных:

int a = 123;

long b = a;       // Неявное преобразование из int в long.

int c = (int) b;  // Явное преобразование из long в int.

Повторение: преобразования между связанными типами классов

В главе 6 было показано, что типы классов могут быть связаны классическим наследованием (отношение "является"). В таком случае процесс преобразования C# позволяет осуществлять приведение вверх и вниз по иерархии классов. Например, производный класс всегда может быть неявно приведен к базовому классу. Тем не менее, если вы хотите сохранить объект базового класса в переменной производного класса, то должны выполнить явное приведение:

// Два связанных типа классов.

class Base{}

class Derived : Base{}

// Неявное приведение производного класса к базовому.

Base myBaseType;

myBaseType = new Derived();

// Для сохранения ссылки на базовый класс в переменной

// производного класса требуется явное преобразование.

Derived myDerivedType = (Derived)myBaseType;

Продемонстрированное явное приведение работает из-за того, что классы Base и Derived связаны классическим наследованием, а объект myBaseType создан как экземпляр Derived. Однако если myBaseType является экземпляром Base, тогда приведение вызывает генерацию исключения InvalidCastException. При наличии сомнений по поводу успешности приведения вы должны использовать ключевое слово as, как обсуждалось в главе 6. Ниже показан переделанный пример:

// Неявное приведение производного класса к базовому.

Base myBaseType2 = new();

// Сгенерируется исключение InvalidCastException :

// Derived myDerivedType2 = (Derived)myBaseType2 as Derived;

// Исключения нет, myDerivedType2 равен null:

Derived myDerivedType2 = myBaseType2 as Derived;

Но что если есть два типа классов в разных иерархиях без общего предка (кроме System.Object), которые требуют преобразований? Учитывая, что они не связаны классическим наследованием, типичные операции приведения здесь не помогут (и вдобавок компилятор сообщит об ошибке).

В качестве связанного замечания обратимся к типам значений (структурам). Предположим, что имеются две структуры с именами Square и Rectangle. Поскольку они не могут задействовать классическое наследование (т.к. запечатаны), не существует естественного способа выполнить приведение между этими по внешнему виду связанными типами.

Несмотря на то что в структурах можно было бы создать вспомогательные методы (наподобие Rectangle.ToSquare()), язык C# позволяет строить специальные процедуры преобразования, которые дают типам возможность реагировать на операцию приведения (). Следовательно, если корректно сконфигурировать структуры, тогда для явного преобразования между ними можно будет применять такой синтаксис:

// Преобразовать Rectangle в Square!

Rectangle rect = new Rectangle

{

  Width = 3;

  Height = 10;

}

Square sq = (Square)rect;

Создание специальных процедур преобразования

Начните с создания нового проекта консольного приложения по имени CustomConversions. В языке C# предусмотрены два ключевых слова, explicit и implicit, которые можно использовать для управления тем, как типы должны реагировать на попытку преобразования. Предположим, что есть следующие определения структур:

using System;

namespace CustomConversions

{

  public struct Rectangle

  {

    public int Width {get; set;}

    public int Height {get; set;}

    public Rectangle(int w, int h)

    {

      Width = w;

      Height = h;

    }

    public void Draw()

    {

      for (int i = 0; i < Height; i++)

      {

        for (int j = 0; j < Width; j++)

        {

          Console.Write("*");

        }

        Console.WriteLine();

      }

    }

    public override string ToString()

      => $"[Width = {Width}; Height = {Height}]";

  }

}

using System;

namespace CustomConversions

{

  public struct Square

  {

    public int Length {get; set;}

    public Square(int l) : this()

    {

      Length = l;

    }

  public void Draw()

    {

      for (int i = 0; i < Length; i++)

      {

        for (int j = 0; j < Length; j++)

        {

          Console.Write("*");

        }

        Console.WriteLine();

      }

    }

    public override string ToString() => $"[Length = {Length}]";

    // Rectangle можно явно преобразовывать в Square.

    public static explicit operator Square(Rectangle r)

    {

      Square s = new Square {Length = r.Height};

      return s;