表达式和运算符
表达式
本章将定义表达式，并描述C#提供的运算符。
运算符是一个符号，它表示返回单个结果的操作。操作数(operand)指作为运算符输入的数据元素。一个运算符会：
- 将操作数作为输入
- 执行某个操作
- 基于该操作返回一个值
表达式是运算符和操作数的字符串。可以作为操作数的结构有：
- 字面量
- 常量
- 变量
- 方法调用
- 元素访问器，如数组访问器和索引器
- 其他表达式
例：下面的表达式，有3个运算符和4个操作数
字面量
字面量(literal)是源代码中键入的数字或字符串，表示一个指定类型的明确的、固定的值。
例：字面量
class Program { static void Main() { Console.WriteLine("{0}",1024);//整数字面量 Console.WriteLine("{0}",3.1416F);//浮点型字面量 Console.WriteLine("{0}",true);//布尔型字面量 } }
对于引用类型变量，字面量null表示变量没有设置为内存中的数据。
整数字面量
例：不同的整数类型
236 //整型 236L //长整型 236U //无符号整型 236UL//无符号长整型
整数字面量还可以写成十六进制(hex)形式
实数字面量
实数字面量组成如下：
- 十进制数字
- 可选的小数点
- 可选的指数部分
- 可选的后缀
例：实数字面量的不同格式
float f1=236F; double d1=236.712; double d2=.351; double d3=6.338e-26;
无后缀的实数字面量默认是double类型。
字符字面量
字符字面量可以是下面任意一种：
- 单个字符
- 简单转义序列：反斜杠+单个字符
- 十六进制转义序列：反斜杠+大写或小写x+4个十六进制数
- Unicode转义序列：反斜杠+大写或小写u+4个十六进制数
例：字符字面量的不同格式
char c1='d'; char c2=' '; char c3='x0061'; char c4='u005a';
一些特殊字符及其编码见下图
字符串字面量
两种字符串字面量类型：
- 常规字符串字面量
- 逐字字符串字面量
常规字符串字面量包含：
- 字符
- 简单转义序列
- 十六进制和Unicode转义序列
string st1="Hi there!"; string st2="Val 5,val 10"; string st3="Addx000ASomeu0007Interest";
逐字字符串以@为前缀，它有以下特征：
- 逐字字符串与常规字符串区别在于转义字符串不会被求值。在双引号中间的所有内容，包括通常被认为是转义序列的内容，都被严格按字符串中列出的那样打印
- 逐字字符串的唯一例外是相邻的双引号组，它们被解释为单个双引号字符
string rst1="Hi there!"; string vst1=@"Hi there!"; string rst2="It started,"Four score and seven...""; string vst2=@"It started,""Four score and seven..."""; string rst3="Value 1 5,val2 10"; string vst3=@"Value 1 5,val2 10"; string rst4="C:\Program Files\Microsoft\"; string vst4=@"C:Program FilesMicrosoft"; string rst5=" Print x000A Multiple u000A Lines"; string vst5=@" Print Multiple Lines";
编译器让相同的字符串字面量共享堆中同一内存位置以节约内存
求值顺序
表达式可以由许多嵌套的子表达式构成。子表达式的求值顺序可以使表达式最终值发生差别。
优先级
正如小学的先乘除再加减，C#中运算符也有优先级。
结合性
表达式中运算符优先级不同的，从高到低依次运算。但若是运算符优先级相同怎么办？
当连续运算符有相同优先级时，求值顺序由操作结合性决定。
- 左结合运算符从左至右
- 右结合运算符从右至左
- 除赋值运算符外，其他二元运算符都是左结合
- 赋值运算符和条件运算符是右结合
简单算术运算符
求余运算符
求余运算符(%)用第二个操作数除第一个操作数，并返回余数。
求余运算符是二元左结合运算符。
- 0%3=0，因为0除3得0余0
- 2%3=2，因为2除3的0余2
- 4%3=1，因为4除3得1余1
关系比较运算符和相等比较运算符
它们都是二元左结合运算符，对其操作数进行比较并返回bool值。
与C和C++不同，在C#中数字不具有布尔意义
int x=5; if(x)//错，x是int类型，不是布尔型 if(x==5)//对，返回true
比较操作和相等性操作
对于大多数引用类型来说，比较它们的相等性，将只比较它们的引用。
- 如果引用相等，即它们指向内存中相同对象，相等性为true，否则为false，即使内存中两个分离的对象在所有其他方面完全相等。
- 这称为浅比较
下图阐明了引用类型的比较
- 图左边，a和b两者引用相同，返回true
- 图右边，引用不同，所以即使内容相同，也返回false
string类型也是引用类型，但它的比较方式不同。比较字符串的相等性，将比较它们的长度和内容(区分大小写)
- 如果两个字符串长度和内容相等则返回true，即使它们占用不同内存区域
- 这称为深比较(deep comparison)
将在第15章介绍的委托也是引用类型，并且也使用深比较。比较委托的相等性时，让两个委托都是null，或两者的调用列表有相同数目成员，并且调用列表想匹配，则返回true。
比较数值表达式，将比较类型和值。比较enum类型时，比较操作数的实际值。枚举在第13章阐述。
递增运算符和递减运算符
无论运算符前置还是后置，只影响返回给表达式的值。在语句执行后，最终存放在操作数的变量的值相同
条件逻辑运算符
条件逻辑运算符使用“短路”(short circuit)模式操作，意思是，如果计算Expr1之后结果已确定，那么它会跳过Expr2的求值。
例：短路示例
bool bVal; bVal=(1==2)&&(2==2); //左侧false，接着&&运算，结果必是false，所以跳过了右侧的运算 bVal=(1==1)||(1==2); //左侧true，接着是||运算，结果必是true，所以跳过了右侧的运算
因为短路特性，不要在Exp2中放置带有副作用的表达式(比如改变一个值)，因为可能不会计算。
bool bVal;int iVal=10; bVal=(1==2)&&(9==iVal++);//结果：bVal=False，iVal=10； ↑ ↑ False 不会计算
逻辑运算符
移位运算符
例：移位运算符示例
- 操作数14的每个位向左移动3个位置
- 右边结尾腾出位置用0补充
- 结果为112
int a,b,x=14; a=x<<3; b=x>>3; Console.WriteLine("{0}<<3={1}",x,a); Console.WriteLine("{0}>>3={1}",x,b);
赋值运算符
赋值运算符是二元右结合运算符
复合赋值
复合赋值运算符允许一种速记方法，在某些情况下避免左边的变量在右边重复出现。
复合赋值不仅更短，也易于理解。
x=x+(y-z);
x+=y-z;
条件运算符
条件运算符是一种强大且简洁的方法，基于条件的结果，返回两个值之一。
条件运算符是三元运算符
- 格式：Condition?Expression1:Expression2
- Condition必须返回一个bool类型的值
- 如果Condition求值为true，那么对Expression1求值并返回。否则，对Expression2求值并返回
if...else if(x<y) intVar=5; else intVar=10; 条件运算符 intVar=x<y?5:10;
if…else语句是控制流语句，它应当用来做两个行为中的一个。条件运算符返回一个表达式，它应当用于返回两个值中的一个。
用户定义的类型转换
用户定义的转换将在第16章详讲，在这里稍微提一下。
- 可以为自己的类和结构定义隐式和显式转换。这允许把用户定义类型的对象转换成某个其他类型
- C#提供隐式转换和显示转换
- 隐式转换，当决定在特定上下文中使用特定类型时，如有必要，编译器会自动执行转换
- 显式转换，编译器只在使用显式转换运算符时才执行转换
声明隐式转换的语法如下。
必需的 目标类型 源数据 ↓ ↓ ↓ public static implicit operator TargetType(SourceType Identifier) { ... return ObjectOfTargetType; }
显式转换的语法与之相同，但要用explicit替换implicit
例：将LimitedInt转换为int
class LimitedInt { const int MaxValue=100; const int MinValue=0; public static implicit operator int(LimitedInt li) { return li.TheValue; } public static implicit operator LimitedInt(int x) { var li=new LimitedInt(); li.TheValue=x; return li; } private int _theValue=0; public int TheValue { get{return _theValue;} set { if(value<MinValue) _theValue=0; else _theValue=value>MaxValue?MaxValue:value; } } class Program { static void Main() { LimitedInt li=500; int value=li; Console.WriteLine("li:{0},value:{1}",li.TheValue,value); } } }
显式转换和强制转换运算符
如果把两个运算符声明为explicit，你将不得不在实行转换时显示使用转换运算符。
public static explicit operator int(LimitedInt li) { return li.TheValue; } public static explicit operator LimitedInt(int x) { var li=new LimitedInt(); li.TheValue=x; return li; } static void Main() { LimitedInt li=(LimitedInt)500; int value=(int)li; Console.WriteLine("li:{0},value:{1}",li.TheValue,value); }
输出结果与上例相同
另外有两个运算符，接受一种类型的值，并返回另一种不同的、指定类型的值。这就是is运算符和as运算符。它们将在第16章结尾阐述。
运算符重载
运算符重载允许你定义C#运算符应该如何操作自定义类型的操作数
- 运算符重载只能用于类和结构
- 声明必须同时使用static和public修饰符
- 运算符必须是要操作的类或结构的成员
例：类LimitedInt的两个重载运算符，加运算符和减运算符
class LimitedInt { 必需的 类型 关键字 运算符 操作数 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ public static LimitedInt operator + (LimitedInt x,double y) { var li=new LimitedInt(); li.TheValue=x.TheValue+(int)y; return li; } public static LimitedInt operator - (LimitedInt x) { var li=new LimitedInt(); li.TheValue=0; return li; } ... }
运算符重载的限制
不是所有的运算符都能被重载，可以重载的类型也有限制。
递增和递减运算符可重载。但和预定义的版本不同，重载运算符的前置和后置之间没有区别。
运算符重载不能做下面的事情：
- 创建新运算符
- 改变运算符的语法
- 重新定义运算符如何处理预定义类型
- 改变运算符的优先级或结合性
重载运算符应该符合运算符的直观含义。
运算符重载的示例
例：LimitedInt的3个运算符重载
class LimitedInt { const int MaxValue=100; const int MinValue=0; public static LimitedInt operator - (LimitedInt x) { var li=new LimitedInt(); li.TheValue=0; return li; } public static LimitedInt operator - (LimitedInt x,LimitedInt y) { var li=new LimitedInt(); li.TheValue=x.TheValue-y.TheValue>0?(x.TheValue-y.TheValue):0; return li; } public static LimitedInt operator + (LimitedInt x,double y) { var li=new LimitedInt(); li.TheValue=x.TheValue+(int)y; return li; } private int _theValue=0; public int TheValue { get{return _theValue;} set { if(value<MinValue) _theValue=0; else _theValue=value>MaxValue?MaxValue:value; } } class Program { static void Main() { var li1=new LimitedInt(); var li2=new LimitedInt(); var li3=new LimitedInt(); li1.TheValue=10;li2.TheValue=26; Console.WriteLine("li:{0},li2:{1}",li1.TheValue,li2.TheValue); li3=-li1; Console.WriteLine("-{0}={1}",li1.TheValue,li3.TheValue); li3=li2-li1; Console.WriteLine("{0}-{1}={2}",li2.TheValue,li1.TheValue,li3.TheValue); li3=li1-li2; Consoel.WriteLine("{0}-{1}={2}",li1.TheValue,li2.TheValue,li3.TheValue); } } }
typeof运算符
typeof运算符返回作为其参数的任何类型的System.Type对象。
例：使用typeof运算符获取SomeClass类的信息
using System.Reflection;//反射 class SomeClass { public int Field1; public int Field2; public void Method1(){} public int Method2(){return 1;} } class Program { static void Main() { var t=typeof(SomeClass); FieldInfo[] fi=t.GetFields(); MethodInfo[] mi=t.GetMethods(); foreach(var f in fi) Console.WriteLine("Field:{0}",f.Name); foreach(var m in mi) Console.WriteLine("Method:{0}",m.Name); } }
GetType方法也会调用typeof运算符，该方法对每个类型的每个对象都有效。
例：使用GetType获取对象类型名称
class SomeClass { } class Program { static void Main() { var s=new SomeClass(); Console.WriteLine("Type s:{0}",s.GetType().Name); } }
其他运算符
本章介绍的运算符是内置类型的标准运算符。本书后面部分会介绍其他特殊用法的运算符及操作数类型。例如，可空类型有一个特殊运算符叫空接合运算符(第25章)。