Перегрузка операций

В этом разделе рассматривается другой тип членов, которые можно определить в клас­се и структуре: перегруженные операции.

Перегрузка операций  понятие, знакомое разработчикам на C++. Однако, поскольку эта концепция является новой для разработчиков на Java и Visual Basic, мы объясним ее здесь. Разработчики на C++, возможно, предпочтут сразу перейти к главному примеру.

Идея перегрузки операций заключается в том, что вы не всегда ограничиваетесь вы­зовом методов и свойств объектов. Часто возникает необходимость выполнять сложение величин, их умножение, или же осуществить логические операции, такие как сравнение объектов. Предположим, что имеется определенный класс, представляющий математиче­скую матрицу. В мире математики матрицы можно складывать или перемножать, подобно обычным числам. Поэтому, скорее всего, вы захотите написать код вроде такого:

Matrix а, Ь, с;

// Предположим, что а, b и с уже инициализированы

Matrix d = с * (а + b);

С помощью перегрузки операций компилятору можно сообщить, что делают + и * при, использовании с Matrix, что и позволит записать приведенный выше код. Если вы до сих пор кодировали на языке, который не поддерживал перегрузку операций, то, возможно, ре­шите определить методы, выполняющие такие операции. Результат получится не таким ин­туитивно понятным и, скорее всего, будет выглядеть примерно так:

Matrix d = с.Multiply(a.Add(b));

Как вы знаете, операции вроде + и * изначально предназначены исключительно для работы с предопределенными типами данных и на то имеется важная причина: компиля­тор точно знает, что означают операции общего назначения для этих типов данных. Так, например, ему известно, как сложить два значения long или как разделить одно double на другое double, и он может сгенерировать соответствующий код на промежуточном языке. Однако когда вы определяете собственные классы или структуры, то должны предоставить компилятору необходимые сведения: какие методы доступны для вызова, какие поля со­храняются в каждом экземпляре, и т.п. Аналогично, если вы хотите использовать опера­ции с собственными типами, то должны'сообщить компилятору, что эти операции будут означать в контексте данного класса. Сделать это позволяет перегрузка операций.

Еще одно обстоятельство, которое следует подчеркнуть  это то, что, говоря об опе­рациях, мы имеем в виду не только арифметические операции. Существуют также опера­ции сравнения: ==, <, >,!=, >= и <=. Рассмотрим, к примеру, конструкцию if (a==b). Для классов эта конструкция по умолчанию сравнит две ссылки на предмет того, указывают ли они на одно и то же место в памяти, вместо того, чтобы проверить, содержат ли экзем­пляры объектов одинаковые данные. Для класса string это поведение переопределено таким образом, что сравнение строк на самом деле сравнивает их содержимое. Вы можете сделать нечто подобное с собственными классами. По умолчанию для структур операция == вообще ничего не делает. Попытка сравнить две структуры, чтобы узнать, содержат ли они одинаковые значения, приведет к ошибке компиляции, если только вы не перегрузите операцию ==, чтобы сообщить компилятору, как он должен выполнять такое сравнение.

• Существует множество ситуаций, в которых возможность перегрузки операций позво­ляет генерировать лучше читаемый и интуитивно понятный код.

• Практически любые математические объекты, такие как координаты, векторы, матрицы, тензоры, функции и т.д. Если вы пишете программу, которая выполняет некоторое математическое или физическое моделирование, то почти наверняка ис­пользуете классы, представляющие эти объекты.

• Графические программы, которые используют математические или связанные с ко­ординатами объекты при вычислении позиций на экране.

• Класс, представляющий денежные суммы (например, в финансовой программе).

• Текстовый процессор или программа анализа текста, использующая классы, кото­рые представляют предложения, высказывания и т.п.; операции могут понадобиться для комбинирования предложений (более сложная версия конкатенации строк).

Однако существует также много типов, для которых перегрузка операций нежелатель­на. Неосмотрительное применение перегрузки операций порождает код, который гораздо труднее понять. Например, умножение двух объектов DateTime даже концептуально не имеет смысла.