运算符重载

本课属于 Coddy C# 学习旅程的“面向对象编程”单元。第 36 课，共 70 课。

运算符重载可以让你定义 +、- 或 == 等运算符在自定义类中的行为。你可以直接写更自然的 point1 + point2，而不用调用 point1.Add(point2) 这样的方法。

要重载运算符，你需要使用 operator 关键字创建一个特殊的静态方法：

public class Vector
{
    public int X { get; }
    public int Y { get; }
    
    public Vector(int x, int y)
    {
        X = x;
        Y = y;
    }
    
    public static Vector operator +(Vector a, Vector b)
    {
        return new Vector(a.X + b.X, a.Y + b.Y);
    }
}

现在你可以自然地相加向量：

Vector v1 = new Vector(3, 4);
Vector v2 = new Vector(1, 2);
Vector v3 = v1 + v2;  // X = 4, Y = 6

该方法必须是 public static，并且至少有一个参数的类型是包含它的类型。你可以重载算术运算符（+、-、*、/）、比较运算符（==、!=、<、>）和一元运算符（-、!、++）。

请注意，比较运算符必须成对重载。如果定义了 ==，也必须定义 !=。

当运算符重载能让代码更直观时，就使用它，尤其是处理向量、复数或货币等数学类型时。如果某个运算的含义不够直观，就不要使用运算符重载。

挑战

简单

我们来创建一个 Fraction 类，通过运算符重载，让分数的使用更加自然。你不必调用 fraction1.Add(fraction2) 这样的方法，而是可以直观地写出 fraction1 + fraction2。

你需要将代码分成两个文件：

Fraction.cs：在 Math 命名空间中创建一个 Fraction 类，用分子和分母表示一个分数。这个分数应包含：
- 两个只读整数属性：Numerator 和 Denominator
- 一个按此顺序接收分子和分母的构造函数
- 一个重载的 + 运算符，使用以下公式将两个分数相加：(a/b) + (c/d) = (a*d + c*b) / (b*d)
- 一个重载的 * 运算符，用于将两个分数相乘：(a/b) * (c/d) = (a*c) / (b*d)
- 一个重载的 == 运算符，如果两个分数相等则返回 true（通过交叉相乘进行比较：a*d == c*b）
- 一个重载的 != 运算符（重载 == 时必须重载），返回与 == 相反的结果
- 一个 GetDisplay() 方法，以 "{Numerator}/{Denominator}" 格式将分数作为字符串返回
Program.cs：在主文件中，使用输入值创建两个分数。通过将它们相加、相乘并检查它们是否相等，演示重载运算符。打印结果，展示运算符如何自然地发挥作用。

你将收到 4 个输入：

第一个分数的分子（整数）
第一个分数的分母（整数）
第二个分数的分子（整数）
第二个分数的分母（整数）

按照以下格式打印输出：

Fraction 1: {GetDisplay()}
Fraction 2: {GetDisplay()}
Sum: {GetDisplay()}
Product: {GetDisplay()}
Are equal: {True/False}

例如，如果输入是 1、2、2 和 4，输出应为：

Fraction 1: 1/2
Fraction 2: 2/4
Sum: 8/8
Product: 2/8
Are equal: True

注意，1/2 和 2/4 会被识别为相等，因为 1*4 == 2*2。求和和乘积的计算不会约分，这对这个挑战来说没问题。妙处在于，现在你可以用熟悉的运算符，自然地对分数进行运算！

亲手试试

using System;
using Math;

class Program
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        // 读取第一个分数的输入
        int num1 = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
        int den1 = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
        
        // 读取第二个分数的输入
        int num2 = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
        int den2 = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
        
        // TODO: 用输入的值创建两个 Fraction 对象
        
        // TODO: 使用重载的 + 运算符将两个分数相加
        
        // TODO: 使用重载的 * 运算符将两个分数相乘
        
        // TODO: 使用重载的 == 运算符检查两个分数是否相等
        
        // TODO: 按要求的格式输出：
        // 分数 1：{GetDisplay()}
        // 分数 2：{GetDisplay()}
        // 和：{GetDisplay()}
        // 积：{GetDisplay()}
        // 是否相等：{True/False}
    }
}

自我测试

这节课包含一个小测验。开始学习即可作答，并记录你的进度。

面向对象编程中的所有课

3类的架构

实例数据与静态数据 “readonly”和“const”关键字后备字段复习：银行账户管理器

6封装

访问修饰符用于封装的属性数据隐藏的实现不可变性模式复习：学生记录

9可变参数

“params” 关键字可选参数命名参数方法重载

12图书馆系统项目

项目结构图书和用户模型借阅系统逻辑用 LINQ 搜索控制台 UI / 管理员界面单元测试（NUnit/xUnit）

自己练习： C# 在线编译器