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as、typeof... |
| 指针操作运算符 | 指针相关运算符：*、&、-> |
| 其他运算符 | ^、..范围运算、nameof、default（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 |
|
| * | 乘 | |
| / | 除 | |
| % | 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
float和double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; }
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 🔸 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a到b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record、struct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.Spanunsafe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; |
在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()。
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。
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
==和!=、<和>、<=和>=。 - 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
int转double、long，short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long、float。 - 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
ToXXX，Parse方法。
参考资料
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