C#，多个 == 运算符重载，没有模棱两可的空值检查

Posted 2023-03-13

【中文标题】C#，多个 == 运算符重载，没有模棱两可的空值检查

【英文标题】：C#, multiple == operator overloads without ambiguous null check

【发布时间】：2017-07-10 22:28:39

【问题描述】：

简介： 我有几个类做同样的工作，但具有不同的值类型（例如浮点数或整数的向量）。 现在我希望能够检查相等性，这种相等性也应该在类型之间起作用（例如 vectorF == vectorI）。 此外，应该可以进行空检查（vectorF == null）。

方法： 我的方法是为 == 和 != 运算符创建多个重载，每个可能的组合一个。

public sealed class VectorF

    [...]

    public static bool operator == (VectorF left, VectorI right)
    
        // Implementation...
    

    public static bool operator == (VectorF left, VectorF right)
    
        // Implementation...
    

    // Same for != operator
    [...]

问题： 使用多个重载，我不能只使用 == 运算符进行空检查，因为调用会模棱两可。

var v = new VectorF([...]);

if (v == null)    // This call is ambiguous
[...]

我知道可以使用 ReferenceEquals 或 null 强制转换，但这种方法对我来说是一个严重的限制。

var v = new VectorF([...]);

if(object.ReferenceEquals(v, null))    // Would work, is not user friendly.
[...]

if(v == (VectorF)null)    // Would also work, is neither user friendly.
[...]

问题： 有没有办法以某种方式实现 == 运算符，它允许简单的空值检查，并允许不同向量之间的相等性检查？

或者，我可以/应该如何实现这一点？

【问题讨论】：

看起来你的 Vector 类应该是不可变的结构。那么null 的问题就不会出现。 （我假设您的类只包含 2 或 3 个值。）

听起来像zugzwang：要么好看==要么== null。如何有方法与其他类型的向量进行比较？例如。 VectorF.IsSame(VectorI) ?编译器在尝试vectorF == vectorI 时会显示用户错误，然后用户将搜索方法进行比较，tada，问题解决了吗？另一件事：比较float 和int 并不精确，如何先将VectorF 转换为VectorI，然后比较两个VectorI？

为什么你需要左右重载..你能分享我们重载方法的内容吗..

我认为添加从 VectorI 到 VectorF 的隐式转换可以简化很多问题

@levent：我只是习惯于调用左右变量，我已经从其他重载中采用了这个，其中顺序可能很重要（例如矩阵乘法）。

【参考方案1】：

我会从一开始就推迟整个设计。我永远不会使用不同类型之间的值语义来实现 ==，我会觉得它相当混乱：instaceTypedA == instanceTypedB 大喊引用相等（至少对我而言）。

如果您需要此功能，请在 VectorI 和 VectorF 之间实现隐式转换。这就是框架的工作方式。当您执行以下操作时：

int i = 1;
double d = 1;
var b = i == d;

超载==(int, double) 不会神奇地产生。发生的情况是i 被隐式转换为double 并调用==(double, double)。

【讨论】：

谢谢。你是对的，== 应该是引用相等。我没有想到隐式转换，因为我希望调用尽可能优化。但是，由于无论如何都会转换值，所以它毕竟没有太大区别。

【参考方案2】：

您可以通过使用is来反转比较：

if (v is VectorF)

如果v 是null，此检查将失败。

【讨论】：

我不太喜欢这个解决方案。你真正在做的事情的语义隐藏在一个“聪明”的把戏中；阅读此代码，说实话，您是否正在检查 null 远不清楚。

嗯，使用is（或as）进行类型检查是很常见的，尽管不是每个人都知道它也会进行空值检查。一旦你知道很明显null 不是特定类型。

对 object.ReferenceEquals 的改进是什么，除了更短的代码？我会假设 is 对空值检查有相当大的性能开销。

我猜差别不大，但你可以测试一下。

【参考方案3】：

在这种情况下，我会做的是不要重载 == 运算符，而是执行以下操作：

public static bool operator == (VectorF left, object right) 
    if (object.ReferenceEquals(null, right)) 
        // handle null case
    
    VectorF rightF = right as VectorF;
    if (!object.ReferenceEquals(null, rightF)) 
        // Compare VectorF
    
    VectorI rightI = right as VectorI;
    if (!object.ReferenceEquals(null, rightI)) 
        // Compare VectorI
    
    // and so on...

【讨论】：

Ewww，牺牲编译时类型安全来节省重复空检查？