9.5.2 Как сделать укороченные логические операторы доступными

для применения

Для того чтобы применение укороченных логических операторов && и || стало возможным, необходимо соблюсти следующие четыре правила. Во-первых, в классе должна быть произведена перегрузка логических операторов & и |. Во-вторых, пере­гружаемые методы операторов & и | должны возвращать значение того же типа, что и у класса, для которого эти операторы перегружаются. В-третьих, каждый параметр должен содержать ссылку на объект того класса, для которого перегружается логиче­ский оператор. И в-четвертых, для класса должны быть перегружены операторы true и false. Если все эти условия выполняются, то укороченные логические операторы автоматически становятся пригодными для применения.

В приведенном ниже примере программы показано, как правильно реализовать логические операторы & и | в классе ThreeD, чтобы сделать доступными для примене­ния укороченные логические операторы && и ||.

Листинг 9.11

/* Более совершенный способ перегрузки логических

операторов !, | и & для объектов класса ThreeD.

В этом варианте укороченные логические операторы && и ||

становятся доступными для применения автоматически. */

using System;

// Класс для хранения трехмерных координат.

class ThreeD

{

int x, y, z; // трехмерные координаты

public ThreeD() { x = y = z = 0; }

public ThreeD(int i, int j, int k) { x = i; y = j; z = k; }

// Перегрузить логический оператор | для укороченного вычисления.

public static ThreeD operator |(ThreeD op1, ThreeD op2)

{

if( ((op1.x != 0) || (op1.y != 0) || (op1.z != 0)) |

((op2.x != 0) || (op2.y != 0) || (op2.z != 0)) )

return new ThreeD(1, 1, 1);

else

return new ThreeD(0, 0, 0);

}

// Перегрузить логический оператор & для укороченного вычисления.

public static ThreeD operator &(ThreeD op1, ThreeD op2)

{

if( ((op1.x != 0) && (op1.y != 0) && (op1.z != 0)) &

((op2.x != 0) && (op2.y != 0) && (op2.z != 0)) )

return new ThreeD(1, 1, 1);

else

return new ThreeD(0, 0, 0);

}

// Перегрузить логический оператор !.

public static bool operator !(ThreeD op)

{

if(op) return false;

else return true;

}

// Перегрузить оператор true.

public static bool operator true(ThreeD op) {

if((op.x != 0) || (op.y != 0) || (op.z != 0))

return true; // хотя бы одна координата не равна нулю

else

return false;

}

// Перегрузить оператор false.

public static bool operator false(ThreeD op) {

if((op.x == 0) && (op.y == 0) && (op.z == 0))

return true; // все координаты равны нулю

else

return false;

}

// Вывести координаты X, Y, Z.

public void Show()

{

Console.WriteLine(x + ", " + y + ", " + z);

}

}

class TrueFalseDemo

{

static void Main()

{

ThreeD a = new ThreeD(5, 6, 7);

ThreeD b = new ThreeD(10, 10, 10);

ThreeD c = new ThreeD(0, 0, 0);

Console.Write("Координаты точки a: ");

a.Show();

Console.Write("Координаты точки b: ");

b.Show();

Console.Write("Координаты точки c: ");

c.Show();

Console.WriteLine();

if(a) Console.WriteLine("Точка a истинна.");

if(b) Console.WriteLine("Точка b истинна.");

if(c) Console.WriteLine("Точка c истинна.");

if(!a) Console.WriteLine("Точка a ложна.");

if(!b) Console.WriteLine("Точка b ложна.");

if(!c) Console.WriteLine("Точка c ложна.");

Console.WriteLine();

Console.WriteLine("Применение логических операторов & и |");

if(a & b) Console.WriteLine("a & b истинно.");

else Console.WriteLine("a & b ложно.");

if(a & c) Console.WriteLine("a & c истинно.");

else Console.WriteLine("a & c ложно.");

if(a | b) Console.WriteLine("a | b истинно.");

else Console.WriteLine("a | b ложно.");

if(a | c) Console.WriteLine("a | c истинно.");

else Console.WriteLine("a | c ложно.");

Console.WriteLine();

// А теперь применить укороченные логические операторы.

Console.WriteLine("Применение укороченных" +

"логических операторов && и ||");

if(a && b) Console.WriteLine("a && b истинно.");

else Console.WriteLine("a && b ложно.");

if(a && c) Console.WriteLine("a && c истинно.");

else Console.WriteLine("a && c ложно.");

if(a || b) Console.WriteLine("a || b истинно.");

else Console.WriteLine("a || b ложно.");

if(a || c) Console.WriteLine("a || c истинно.");

else Console.WriteLine("a || c ложно.");

}

}

Выполнение этой программы приводит к следующему результату.

Координаты точки а: 5, 6, 7

Координаты точки b: 10, 10, 10

Координаты точки с: 0, 0, 0

Точка а истинна.

Точка b истинна.

Точка с ложна.

Применение логических операторов & и |

а & b истинно.

а & с ложно.

а | b истинно.

а | с истинно.

Применение укороченных логических операторов && и ||

а && b истинно.

а && с ложно.

а || b истинно.

а || с истинно.

Рассмотрим более подробно, каким образом реализуются логические операторы & и |. Они представлены в следующем фрагменте кода.

// Перегрузить логический оператор | для укороченного вычисления.

public static ThreeD operator | (ThreeD op1, ThreeD op2)

{

if( ((opl.x != 0) || (opl.у != 0) || (opl.z != 0)) |

((op2.x != 0) || (op2.y != 0) || (op2.z != 0)) )

return new ThreeD(1, 1, 1) ;

else

return new ThreeD (0, 0, 0);

}

// Перегрузить логический оператор & для укороченного вычисления.

public static ThreeD operator &(ThreeD opl, ThreeD op2)

{

if( ((opl.x != 0) && (opl.у != 0) && (opl.z != 0)) &

((op2.x != 0) && (op2.y != 0) && (op2.z != 0)) )

return new ThreeD (1, 1,1);

else

return new ThreeD (0, 0, 0);

}

Прежде всего обратите внимание на то, что методы обоих перегружаемых логиче­ских операторов теперь возвращают объект типа ThreeD. И особенно обратите вни­мание на то, как формируется этот объект. Если логическая операция дает истинный результат, то создается и возвращается истинный объект типа ThreeD, у которого хотя бы одна координата не равна нулю. Если же логическая операция дает ложный резуль­тат, то соответственно создается и возвращается ложный объект. Таким образом, ре­зультатом вычисления логического выражения а & b в следующем фрагменте кода:

if(а & b) Console.WriteLine("а & b истинно.");

else Console.WriteLine("а & b ложно.");

является объект типа ThreeD, который в данном случае оказывается истинным. А по­скольку операторы true и false уже определены, то созданный объект типа ThreeD подвергается действию оператора true и в конечном итоге возвращается результат типа bool. В данном случае он равен true, а следовательно, условный оператор if успешно выполняется.

Благодаря тому что все необходимые правила соблюдены, укороченные операторы становятся доступными для применения к объектам ThreeD. Они действуют следующим образом. Первый операнд проверяется с помощью операторного метода operator true (для оператора ||) или же с помощью операторного метода operator false (для опе­ратора &&). Если удается определить результат данной операции, то соответствующий перегружаемый оператор (& или |) далее не выполняется. В противном случае перегру­жаемый оператор (& или | соответственно) используется для определения конечного ре­зультата. Следовательно, когда применяется укороченный логический оператор && или ||, то соответствующий логический оператор & или | вызывается лишь в том случае, если по первому операнду невозможно определить результат вычисления выражения. В ка­честве примера рассмотрим следующую строку кода из приведенной выше программы.

if(a || с) Console.WriteLine("а || с истинно.");

В этой строке кода сначала применяется оператор true к объекту а. В данном слу­чае объект а истинен, и поэтому использовать далее операторный метод | нет необхо­димости. Но если переписать данную строку кода следующим образом:

if(c || a) Console.WriteLine ("с || а истинно.");

то оператор true был бы сначала применен к объекту с, который в данном случае ложен. А это означает, что для определения истинности объекта а пришлось бы далее вызывать операторный метод |.

Описанный выше способ применения укороченных логических операторов может показаться, на первый взгляд, несколько запутанным, но если подумать, то в таком применении обнаруживается известный практический смысл. Ведь благодаря пере­грузке операторов true и false для класса компилятор получает разрешение на применение укороченных логических операторов, не прибегая к явной их перегрузке. Это дает также возможность использовать объекты в условных выражениях. И вообще, логические операторы & и | лучше всего реализовывать полностью, если, конечно, не требуется очень узко направленная их реализация.