C# Academy · Lekcja

Przeciążanie operatorów arytmetycznych

Definiuj operatory +, -, * dla własnych typów.

Przeciążanie operatorów arytmetycznych to bezpłatna lekcja C# Academy na CoddyKit. To lekcja 1 z 4. Możesz przeczytać całą lekcję poniżej za darmo — a potem ćwiczyć ją interaktywnie w przeglądarce z wbudowanym edytorem kodu i tutorem AI dostępnym 24/7. To część ścieżki edukacyjnej C# Academy, a Twój postęp synchronizuje się między webem a aplikacją CoddyKit. Kurs C# Academy zawiera 4 lekcji w sumie.

Po co przeciążać operatory arytmetyczne?

Przeciążanie operatorów pozwala własnym typom korzystać ze znanych symboli, takich jak +, - i *. W przypadku typów reprezentujących wartości, takich jak wektory, kwoty pieniężne lub liczby zespolone, sprawia to, że kod przypomina zapis matematyczny zamiast wywołań metod.

Składnia operatora +

Przeciążony operator deklaruje się jako metoda public static, której nazwa składa się ze słowa operator i symbolu. Co najmniej jeden parametr musi być typem zawierającym operator.

using System;

public struct Vector2
{
    public int X, Y;
    public Vector2(int x, int y) { X = x; Y = y; }

    public static Vector2 operator +(Vector2 a, Vector2 b)
        => new Vector2(a.X + b.X, a.Y + b.Y);

    public override string ToString() => "(" + X + ", " + Y + ")";
}

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        var sum = new Vector2(1, 2) + new Vector2(3, 4);
        Console.WriteLine(sum);
    }
}

Odejmowanie i mnożenie

W tym samym typie można przeciążyć wiele operatorów. W tym przykładzie dodajemy do wektora odejmowanie i mnożenie przez skalar.

using System;

public struct Vector2
{
    public int X, Y;
    public Vector2(int x, int y) { X = x; Y = y; }

    public static Vector2 operator -(Vector2 a, Vector2 b)
        => new Vector2(a.X - b.X, a.Y - b.Y);
    public static Vector2 operator *(Vector2 a, int k)
        => new Vector2(a.X * k, a.Y * k);

    public override string ToString() => "(" + X + ", " + Y + ")";
}

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        var v = new Vector2(5, 6) - new Vector2(2, 1);
        Console.WriteLine(v);
        Console.WriteLine(new Vector2(2, 3) * 4);
    }
}

Operatory są zawsze static

Przeciążone operatory muszą być static. Nie działają na ukrytym this; zamiast tego operandy są przekazywane jako jawne parametry. Kompilator mapuje symbol na metodę.

using System;

public struct Money
{
    public decimal Amount;
    public Money(decimal amount) { Amount = amount; }

    public static Money operator +(Money a, Money b)
        => new Money(a.Amount + b.Amount);

    public override string ToString() => "$" + Amount;
}

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        var total = new Money(10.5m) + new Money(4.25m);
        Console.WriteLine(total);
    }
}

Operatory jednoargumentowe

Operatory jednoargumentowe, takie jak negacja, przyjmują jeden operand. Należy przeciążyć operator - z jednym parametrem, aby obsługiwać wyrażenia takie jak -v.

using System;

public struct Vector2
{
    public int X, Y;
    public Vector2(int x, int y) { X = x; Y = y; }

    public static Vector2 operator -(Vector2 a)
        => new Vector2(-a.X, -a.Y);

    public override string ToString() => "(" + X + ", " + Y + ")";
}

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        Console.WriteLine(-new Vector2(3, -7));
    }
}

Operandy różnych typów

Jeden z operandów może być innego typu. Udostępnienie obu kolejności pozwala użytkownikom naturalnie zapisywać wyrażenie w dowolny sposób.

using System;

public struct Temperature
{
    public double Celsius;
    public Temperature(double c) { Celsius = c; }

    public static Temperature operator +(Temperature t, double delta)
        => new Temperature(t.Celsius + delta);
    public static Temperature operator +(double delta, Temperature t)
        => new Temperature(t.Celsius + delta);

    public override string ToString() => Celsius + "C";
}

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        Console.WriteLine(new Temperature(20) + 5);
        Console.WriteLine(5 + new Temperature(20));
    }
}

Zwracanie nowych wartości

Operatory arytmetyczne nie powinny modyfikować swoich operandów. Obliczają i zwracają nową wartość, pozostawiając oryginały bez zmian, tak jak robi to int.

using System;

public struct Vector2
{
    public int X, Y;
    public Vector2(int x, int y) { X = x; Y = y; }
    public static Vector2 operator +(Vector2 a, Vector2 b)
        => new Vector2(a.X + b.X, a.Y + b.Y);
    public override string ToString() => "(" + X + ", " + Y + ")";
}

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        var a = new Vector2(1, 1);
        var b = new Vector2(2, 2);
        var c = a + b;
        Console.WriteLine("a unchanged: " + a);
        Console.WriteLine("result: " + c);
    }
}

Łączenie działań arytmetycznych

Ponieważ każdy operator zwraca ten sam typ, wyrażenia można naturalnie łączyć, zachowując standardowe pierwszeństwo i łączność operatorów.

using System;

public struct Vector2
{
    public int X, Y;
    public Vector2(int x, int y) { X = x; Y = y; }
    public static Vector2 operator +(Vector2 a, Vector2 b) => new Vector2(a.X + b.X, a.Y + b.Y);
    public static Vector2 operator *(Vector2 a, int k) => new Vector2(a.X * k, a.Y * k);
    public override string ToString() => "(" + X + ", " + Y + ")";
}

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        var result = new Vector2(1, 1) + new Vector2(2, 2) * 3;
        Console.WriteLine(result);
    }
}

Operatory w klasach

Przeciążanie operatorów działa również w klasach, a nie tylko w strukturach. Należy uważać na null: operand będący klasą może mieć wartość null, dlatego w razie potrzeby trzeba to sprawdzić.

using System;

public class Complex
{
    public double Re, Im;
    public Complex(double re, double im) { Re = re; Im = im; }
    public static Complex operator +(Complex a, Complex b)
        => new Complex(a.Re + b.Re, a.Im + b.Im);
    public override string ToString() => Re + " + " + Im + "i";
}

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        Console.WriteLine(new Complex(1, 2) + new Complex(3, 4));
    }
}

Kompletny typ liczbowy

Oto niewielki typ reprezentujący ułamek z dodawaniem. Pokazuje on, jak przeciążanie zmienia typ dziedzinowy w coś, co zachowuje się jak wbudowana liczba.

using System;

public struct Fraction
{
    public int Num, Den;
    public Fraction(int num, int den) { Num = num; Den = den; }

    public static Fraction operator +(Fraction a, Fraction b)
        => new Fraction(a.Num * b.Den + b.Num * a.Den, a.Den * b.Den);

    public override string ToString() => Num + "/" + Den;
}

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        Console.WriteLine(new Fraction(1, 2) + new Fraction(1, 3));
    }
}

Proszę spróbować samodzielnie

Proszę dodać do struktury podobnej do typu pieniężnego dodawanie i mnożenie przez skalar, a następnie utworzyć wyrażenie przypominające zwykłe działania arytmetyczne.

using System;

public struct Money
{
    public decimal Amount;
    public Money(decimal a) { Amount = a; }
    public static Money operator +(Money a, Money b) => new Money(a.Amount + b.Amount);
    public static Money operator *(Money a, int qty) => new Money(a.Amount * qty);
    public override string ToString() => "$" + Amount;
}

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        var price = new Money(4.50m);
        var total = price * 3 + new Money(2.00m);
        Console.WriteLine(total);
    }
}

Szybkie sprawdzenie

Proszę przypomnieć sobie sygnaturę przeciążonego operatora.

Podsumowanie

Przeciążanie operatorów arytmetycznych sprawia, że typy reprezentujące wartości można zapisywać jak działania matematyczne.

Należy deklarować je jako public static z użyciem słowa kluczowego operator.
Co najmniej jeden parametr musi być typem zawierającym operator.
Należy zwracać nową wartość i nigdy nie modyfikować operandów.
W przypadku działań na różnych typach należy udostępnić obie kolejności operandów.

Często zadawane pytania

Czy lekcja „Przeciążanie operatorów arytmetycznych” jest bezpłatna?

Tak — pełny tekst „Przeciążanie operatorów arytmetycznych” jest dostępny za darmo tutaj w sieci. Aby ćwiczyć ją interaktywnie (wbudowany edytor kodu i tutor AI dostępny 24/7) i odblokować resztę kursu C# Academy, przejdź na CoddyKit PRO. Kurs C# Academy zawiera 4 lekcji w sumie.

Co nauczysz się w „Przeciążanie operatorów arytmetycznych”?

Definiuj operatory +, -, * dla własnych typów. Ćwiczysz C# Academy z praktycznym kodem, który uruchamiasz bezpośrednio w przeglądarce, a tutor AI dostępny 24/7 odpowiada na Twoje pytania podczas pracy nad lekcją.

Czy potrzebuję doświadczenia, aby zacząć C# Academy?

Nie wymagamy żadnego doświadczenia. C# Academy w CoddyKit jest strukturyzowany dla początkujących i zaawansowanych użytkowników, więc możesz zacząć tutaj lub od początku i uczyć się w swoim tempie. To lekcja 1 z 4.

Ile czasu zajmuje lekcja „Przeciążanie operatorów arytmetycznych”?

Większość lekcji CoddyKit trwa około 5–10 minut. Każda lekcja to mały, interaktywny krok, dzięki czemu robisz systematyczne postępy i zawsze wracasz dokładnie do tego samego miejsca — na webie i w aplikacji.

Czy mogę pisać i uruchamiać kod w tej lekcji C# Academy?

Tak. Każda lekcja C# Academy zawiera wbudowany edytor kodu, więc piszesz i uruchamiasz prawdziwy kod bezpośrednio w przeglądarce i od razu otrzymujesz sprzężenie zwrotne od AI — bez konfiguracji na komputerze.

Wszystkie lekcje w tym kursie

← Powrót do C# Academy