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C# 运算符

本章将介绍 C# 中的各种运算符，包括算术、比较、逻辑、位运算等。

算术运算符​

int a = 10;
int b = 3;

// 基本运算
Console.WriteLine(a + b);  // 13  加法
Console.WriteLine(a - b);  // 7   减法
Console.WriteLine(a * b);  // 30  乘法
Console.WriteLine(a / b);  // 3   除法（整数除法）
Console.WriteLine(a % b);  // 1   取余

整数除法 vs 浮点除法​

int a = 10;
int b = 3;
double c = 3.0;

Console.WriteLine(a / b);   // 3   （整数除法，结果为 int）
Console.WriteLine(a / c);   // 3.333... （浮点除法，结果为 double）
Console.WriteLine((double)a / b);  // 3.333... （强制转换后再除）

自增自减运算符​

int a = 5;

// 前置递增：先增后用
Console.WriteLine(++a);  // 6，先把 a 变成 6，然后输出

// 后置递增：先用后增
a = 5;
Console.WriteLine(a++);  // 5，先输出 5，然后 a 变成 6

// 前置递减和后置递减同理
int b = 5;
Console.WriteLine(--b);  // 4
Console.WriteLine(b--);  // 4

复合赋值运算符​

int x = 10;

x += 5;   // x = x + 5 = 15
x -= 3;   // x = x - 3 = 12
x *= 2;   // x = x * 2 = 24
x /= 4;   // x = x / 4 = 6
x %= 5;   // x = x % 5 = 1

比较运算符​

int a = 10;
int b = 20;

Console.WriteLine(a == b);  // False  等于
Console.WriteLine(a != b);  // True   不等于
Console.WriteLine(a > b);   // False  大于
Console.WriteLine(a < b);   // True   小于
Console.WriteLine(a >= b);  // False  大于等于
Console.WriteLine(a <= b);  // True   小于等于

逻辑运算符​

bool x = true;
bool y = false;

// 逻辑与（AND）
Console.WriteLine(x && y);  // False，两边都为 true 才为 true

// 逻辑或（OR）
Console.WriteLine(x || y);  // True，一边为 true 就为 true

// 逻辑非（NOT）
Console.WriteLine(!x);      // False，取反

// 逻辑异或（XOR）
Console.WriteLine(x ^ y);   // True，两边不同为 true，相同为 false

短路特性​

bool result = false && (1/0 == 0);  // False，&& 短路，不会计算右边
bool result2 = true || (1/0 == 0); // True，|| 短路，不会计算右边

位运算符​

int a = 5;   // 二进制：0101
int b = 3;   // 二进制：0011

Console.WriteLine(a & b);   // 1   (0001) 按位与
Console.WriteLine(a | b);   // 7   (0111) 按位或
Console.WriteLine(a ^ b);   // 6   (0110) 按位异或
Console.WriteLine(~a);      // -6  按位取反
Console.WriteLine(a << 1);  // 10  (1010) 左移1位
Console.WriteLine(a >> 1);  // 2   (0010) 右移1位

位运算示例​

// 判断奇偶
int num = 7;
bool isOdd = (num & 1) == 1;

// 快速乘除2
int n = 10;
int doubleN = n << 1;  // 乘2
int halfN = n >> 1;    // 除2

// 设置特定位
int flags = 0;        // 0000
flags |= 1 << 2;      // 设置第3位为1 -> 0100

// 清除特定位
flags &= ~(1 << 2);   // 清除第3位

// 切换特定位
flags ^= 1 << 2;      // 切换第3位

三元运算符​

// 语法：condition ? valueIfTrue : valueIfFalse
int age = 20;
string result = age >= 18 ? "成年人" : "未成年人";

// 嵌套使用（不推荐，可读性差）
string grade = score >= 90 ? "A" : (score >= 80 ? "B" : "C");

空合并运算符​

// ?? 运算符：左边为 null 时使用右边的值
string name = null;
string displayName = name ?? "匿名用户";  // "匿名用户"

string? nullableName = null;
string nonNullName = nullableName ?? "默认值";

// ??= 运算符（C# 8+）
string? s = null;
s ??= "默认值";  // 如果 s 为 null，则赋值为 "默认值"
Console.WriteLine(s);  // "默认值"

typeof 运算符​

// 获取类型信息
Type t = typeof(int);
Console.WriteLine(t.Name);    // Int32
Console.WriteLine(t.FullName); // System.Int32

sizeof 运算符​

// 获取类型大小（字节）
Console.WriteLine(sizeof(int));    // 4
Console.WriteLine(sizeof(long));   // 8
Console.WriteLine(sizeof(double)); // 8

// 非托管类型需要 unsafe 上下文
unsafe
{
    Console.WriteLine(sizeof(MyStruct));
}

nameof 运算符（C# 6+）​

// 获取变量、类型、成员的名称字符串
string name = nameof(Console.WriteLine);  // "WriteLine"
string className = nameof(List<int>);      // "List"
string propName = nameof(DateTime.Now);    // "Now"

// 使用示例：参数验证
void SetName(string name)
{
    if (string.IsNullOrEmpty(name))
        throw new ArgumentException("名称不能为空", nameof(name));
}

运算符优先级​

如果不确定优先级，使用括号明确：

// 优先级示例
int result = 2 + 3 * 4;      // 14，先算乘法
int result2 = (2 + 3) * 4;  // 20，先算加法
优先级运算符结合性
1()-
2!、~、++、--、typeof、sizeof右到左
3*、/、%左到右
4+、-左到右
5<<、>>左到右
6<、>、<=、>=、is、as左到右
7==、!=左到右
8&左到右
9^左到右
10|左到右
11&&左到右
12||左到右
13??左到右
14?:右到左
15=、+=、-=、*=、/=、%=、&=、|=、^=、<<=、>>=右到左

溢出检查​

checked 关键字​

int max = int.MaxValue;
Console.WriteLine(max);  // 2147483647

// 默认：整数溢出静默发生（环绕行为）
int overflow = max + 1;  // -2147483648

// checked：抛出 OverflowException
checked
{
    int overflow2 = max + 1;  // 抛出异常
}

unchecked 关键字​

unchecked
{
    int overflow = int.MaxValue + 1;  // 允许溢出，不抛出异常
}

运算符重载​

// 定义运算符重载
struct Vector
{
    public double X { get; set; }
    public double Y { get; set; }

    public Vector(double x, double y)
    {
        X = x;
        Y = y;
    }

    // 重载 + 运算符
    public static Vector operator +(Vector a, Vector b)
    {
        return new Vector(a.X + b.X, a.Y + b.Y);
    }

    // 重载 - 运算符
    public static Vector operator -(Vector a, Vector b)
    {
        return new Vector(a.X - b.X, a.Y - b.Y);
    }
}

// 使用
Vector v1 = new Vector(1, 2);
Vector v2 = new Vector(3, 4);
Vector v3 = v1 + v2;  // (4, 6)

小结​

  1. 算术运算符：+、-、*、/、%、++、--
  2. 比较运算符：==、!=、>、<、>=、<=
  3. 逻辑运算符：&&、||、!、^
  4. 位运算符：&、|、^、~、<<、>>
  5. 特殊运算符：三元运算符、??、nameof
  6. 溢出处理：checked/unchecked

练习​

  1. 写一个程序，判断一个数是否为2的幂次方
  2. 使用位运算实现两个数的交换（不使用临时变量）
  3. 创建一个复数结构体，重载 +、- 运算符
  4. 使用 ?? 运算符处理可能为 null 的用户输入