آموزش: آموزش برنامه نویسی شئ گرا در زبان سی شارپ -قسمت بیست و پنجم- آشنایی تعریف cast ها

علاقه مندان مبحث شیرین برنامه نویسی، در خدمت شما هستم با قسمت بیست و پنجم از سری آموزشی برنامه نویسی به زبان سی شارپ. در این قسمت از آموزش با مبحث Operator Overloading و شیوه تعریف کردن Cast های دلخواه آشنا می شویم. ابتدا بهتره با مفهوم Operator Overloading آشنا شده و بعد به سراغ مثال های عملی بریم. Operator Overloading به معنی تعریف کردن نحوه عملکرد یک Operator بر روی یک شئ می باشد. برای مثال، عملگر های جمع، تفریق و ... را در نظر بگیرید، زمانی که ما عملگر جمع را بر روی دو متغیر از نوع int اعمال می کنیم، این عملگر باعث محاسبه حاصل جمع دو عدد می شود، یعنی حال جمع دو عدد را برای ما بر میگرداند:

int n1 = 12;
int n2 = 20;
int result = n1 + n2;

اما فرض کنید کلاسی به صورت زیر تعریف کردیم:

public class ValueHolder
{
    public ValueHolder(int value)
    {
        Value = value;
    }

    public int Value { get; set; }
}

کلاس بالا یک عدد داخل خودش نگهداری می کند:

var holder1 = new ValueHolder(12);
var holder2 = new ValueHolder(20);

حال، اگر بخواهیم حاصل جمع دو عدد داده شده را حساب کنیم، باید به صورت زیر عمل کنیم:

var result = holder1.Value + holder2.Value;

اما در صورتی که کد بالا را به صورت زیر بنویسیم با پیغام خطا مواجه می شویم:

var result = hodler1 + holder2;

دلیل وقوع خطا، عدم تعریف شدن عملگر + برای کلاس ValueHolder است. برای رفع این مشکل می بایست از قابلیت Operator Overloading استفاده کنیم. برای کلاس ValueHolder عملگر جمع را به صورت زیر می توانیم تعریف کنیم:

public class ValueHolder
{
    public ValueHolder(int value)
    {
        Value = value;
    }

    public int Value { get; set; }

    public static ValueHolder operator +(ValueHolder holder1, ValueHolder holder2)
    {
        return new ValueHolder(holder1.Value + holder2.Value);
    }
}

در کد بالا، متدی تعریف کردیم از نوع static که نوع بازگشتی آن از نوع کلاس ValueHolder می باشد، اما نکته اصلی یکی نوشتن کلمه کلیدی operator بعد از نوع بازگشتی و بعدی قسمت نام متد است، در مثال بالا، به جای نوشتن نام متد، از کلمه کلیدی operator و سپس عملگری که قصد تعریف آن را داریم استفاده شده است. در قسمت پارامترهای متد، ما دو پارامتر به عنوان ورودی دریافت می کنیم که برای پارامتر اولی، مقدار سمت چپ عملگر و پارامتر دوم قسمت سمت راست عملگر قرار می گیرد. در بدنه متد نیز، شئ جدیدی از نوع ValueHolder ایجاد شده و به عنوان مقدار پارامتر Constructor، حاصل جمع مقادیر Value برای دو پارامتر ورودی دریافت می شود. با تغییر کلاس ValueHolder به صورت بالا، مشکلی در اجرای عملگر + به صورت مستقیم برای اشیاء تعریف شده از نوع ValueHolder وجود نخواهد داشت. در ادامه عملگر تفریق، ضرب و تقسیم را نیز تعریف می کنیم:

public class ValueHolder
{
    public ValueHolder(int value)
    {
        Value = value;
    }

    public int Value { get; set; }

    public static ValueHolder operator +(ValueHolder holder1, ValueHolder holder2)
    {
        return new ValueHolder(holder1.Value + holder2.Value);
    }

    public static ValueHolder operator -(ValueHolder holder1, ValueHolder holder2)
    {
        return new ValueHolder(holder1.Value - holder2.Value);
    }

    public static ValueHolder operator *(ValueHolder holder1, ValueHolder holder2)
    {
        return new ValueHolder(holder1.Value * holder2.Value);
    }

    public static ValueHolder operator /(ValueHolder holder1, ValueHolder holder2)
    {
        return new ValueHolder(holder1.Value / holder2.Value);
    }
}

عملگرهایی که تا اینجا تعریف کردیم، عملگرهای Binary بودند و به همین دلیل دو پارامتر برای ورودی دریافت می کردند، در ادامه دو عملگر ++ و -- رو هم تعریف میکنیم، اما تفاوتی که این دو عملگر دارند، این عملگرها Unary هستند و به همین دلیل یک پارامتر به عنوان ورودی میگیرند، در ادامه تنها کد مربوط به تعریف این عملگرها آمده است:

public static ValueHolder operator ++(ValueHolder holder)
{
    return new ValueHolder(holder.Value++);
}

public static ValueHolder operator --(ValueHolder holder)
{
    return new ValueHolder(holder.Value++);
}

در زبان سی شارپ می توانیم عملگر های مقایسه ای را نیز تعریف کنیم. برای مثال کد زیر را در نظر بگیرید:

var holder1 = new ValueHolder(10);
var holder2 = new ValueHolder(12);
if(holder1 > holder2)
{
}
else
{
}

با اجرای کد بالا، باز هم پیغام خطا دریافت می کنیم، زیرا هیچ عملگر مقایسه ای برای کلاس ValueHolder تعریف نشده، عملگر مربوطه را به صورت زیر تعریف می کنیم:

public static bool operator <(ValueHolder holder1, ValueHolder holder2)
{
    return holder1.Value < holder2.Value;
}

اما به یک نکته باید توجه کنید، زمانی که عملگر های مقایسه ای را تعریف می کنید، می بایست عملگر مخالف آن نیز تعریف شود، برای مثال، برای عملگر > باید عملگر < را نیز تعریف کنیم، در غیر اینصورت با پیغام خطا مواجه می شویم:

public static bool operator <(ValueHolder holder1, ValueHolder holder2)
{
    return holder1.Value < holder2.Value;
}

public static bool operator >(ValueHolder holder1, ValueHolder holder2)
{
    return holder1.Value > holder2.Value;
}

عملگر مساوی و مخالف نیز به صورت زیر تعریف می شوند:

public static bool operator ==(ValueHolder holder1, ValueHolder holder2)
{
    return holder1.Value == holder2.Value;
}

public static bool operator !=(ValueHolder holder1, ValueHolder holder2)
{
    return holder1.Value != holder2.Value;
}

---

تعریف Cast های دلخواه

---

یکی از قابلیت های زبان سی شارپ، قابلیت تعریف مجدد Cast ها یا Cast Overloading می باشد. در قسمت قبل در مورد انواع Cast ها گفتیم که بر دو نوع implicit و explicit می باشند. در زبان سی شارپ، می توانیم هر دو نوع این cast را تعریف کنیم. برای مثال، کد زیر را نظر بگیرید:

var holder = new ValueHolder(12);

int holderValue = holder;

در کد بالا، قصد داریم شئ ای از نوع ValueHolder را به صورت مستقیم داخل متغیری از نوع int قرار دهیم که این کد نیز پیغام خطا تولید می کند، به دلیل اینکه در کد بالا، عملیات تبدیل به صورت implicit انجام می شود، می بایست عملیات تبدیل از نوع ValueHolder به نوع int را به صورت implicit داخل کلاس ValueHolder تعریف کنیم:

public static implicit operator int(ValueHolder holder)
{
    return holder.Value;
}

همانطور که در کد بالا مشاهده می کنید، ابتدا باید یک متد static تعریف شود، اما بعد از کلمه static باید نوع تبدیلی که قصد داریم تعریف کنیم را مشخص کنیم که در کد بالا، تبدیل تعریف شده از نوع implicit می باشد. در قسمت نام متد، نوعی که قصد داریم تبدیل به آن انجام شود را می نویسیم و به عنوان پارامتر ورودی، نوعی که قصد تبدیل از آن را داریم، یعنی در کد بالا عملیات Cast برای تبدیل implicit از نوع ValueHolder به نوع int را تعریف کردیم. در ادامه کد زیر را در نظر بگیرید:

ValueHolder holder = 12;

در کد بالا، عملیات تبدیل برعکس مثال قبلی است، یعنی عملیات تبدیل از نوع int به نوع ValueHolder انجام میشه که برای اینکار، به صورت زیر می توان عملیات تبدیل را تعریف کرد:

public static implicit operator ValueHolder(int value)
{
    return new ValueHolder(value);
}

علاوه بر تعریف cast به صورت implicit می توان، تبدیل ها را به صورت explicit نیز تعریف کرد. کلاس زیر را در نظر بگیرید:

public class ValueHolder2
{
    public ValueHolder2(int value)
    {
        Value = value;
    }

    public int Value { get; set; }
}

کلاس ValueHolder2 مانند کلاس ValueHolder تعریف شده و برای مثال می خواهیم از آن استفاده کنیم. در ادامه کد زیر عملیات تبدیل از ValueHolder2 به ValueHolder به صورت explicit انجام می شود:

ValueHolder2 holder2 = new ValueHolder2(12);
var holder = (ValueHolder) holder2;

برای اینکه در کد بالا، پیغام خطا دریافت نکنیم، باید عملیات تبدیل explicit از نوع ValueHolder2 به ValueHolder را در کلاس ValueHolder به صورت زیر تعریف کنیم:

public static explicit operator ValueHolder(ValueHolder2 holder2)
{
    return new ValueHolder(holder2.Value);
}

تنها تفاوتی که وجود دارد، به جای کلمه کلیدی implicit در تعریف متد، از کلمه کلیدی explicit استفاده شده است. در این بخش با مفاهیم operator overloading و تعریف cast ها به دو صورت implicit و explicit آشنا شدیم.در قسمت بعدی سری آموزشی، با مفهوم boxing و unboxing در زمان تبدیل کردن نوع ها آشنا خواهیم شد.

منبع:programming.itpro.ir