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C#文法リファレンス - 独自の型に等価演算子と比較演算子を定義

概要
 自分で作ったオブジェクト(型)の比較をできるようにします。比較ができるとソートなどができるようになります。

日常でたとえると
 趣味で集めたDVDを好みの順で並べることにした。

使用に適した状況
 大概のオブジェクトは等価性を判定したり、比較したりできれば便利です。テストにも役立ちます。

サンプル

/*----------------------------------------------------
 * 
 *  等価演算子と比較演算子のオーバーロード
 *  
 ----------------------------------------------------*/
using System;
using System.Collections.Generic;

class Foo : IComparable<Foo>, IEquatable<Foo>
{
    public int Value { get; set; }
    public Foo( int value ) { this.Value = value; }

    //true論理演算子のオーバーロード。
    public static bool operator true( Foo obj )
    {
        if ( Object.ReferenceEquals( obj, null ) ) return false;
        return obj.Value > 0;
    }

    //false論理演算子のオーバーロード。
    public static bool operator false( Foo obj )
    {
        if ( Object.ReferenceEquals( obj, null ) ) return false;
        return obj.Value == 0;
    }

    //右大なり演算子のオーバーロード。
    public static bool operator <( Foo left, Foo right )
    {
        if ( Object.ReferenceEquals( left, null ) ) return false;
        return left.CompareTo( right ) == -1;
    }

    //左大なり演算子のオーバーロード。
    public static bool operator >( Foo left, Foo right )
    {
        if ( Object.ReferenceEquals( left, null ) ) return false;
        return left.CompareTo( right ) == 1;
    }

    //等価演算子のオーバーロード。
    public static bool operator ==( Foo left, Foo right )
    {
        if ( Object.ReferenceEquals( left, null ) ) {
            if ( Object.ReferenceEquals( right, null ) ) 
                return true;
            else return false;
        }
        return left.Equals( right );
    }

    //非等価演算子のオーバーロード。
    public static bool operator !=( Foo left, Foo right )
    {
        if ( Object.ReferenceEquals( left, null ) ) return false;
        return !left.Equals( right );
    }

    //演算を見やすくする。
    public override string ToString( )
    {
        return this.Value.ToString();
    }

    //等価性を判定する。
    public override bool Equals( object other )
    {
        if ( Object.ReferenceEquals( other, null ) ) return false;
        Foo obj = other as Foo;
        if ( Object.ReferenceEquals( obj, null ) ) return false;
        return this.Equals( obj );
    }

    //等価性を判定する。
    public bool Equals( Foo other )
    {
        if ( Object.ReferenceEquals( other, null ) ) return false;
        if ( this.GetType() != other.GetType() ) return false;
        return this.Value == other.Value;
    }

    //ハッシュコードを取得。
    public override int GetHashCode( )
    {
        return this.Value.GetHashCode();
    }

    //比較関数
    public int CompareTo( Foo other )
    {
        if ( this.Value > other.Value ) return 1;
        else if ( this.Value < other.Value ) return -1;
        return 0;
    }
}

class Sample
{
    private static void Test( Foo left, string ope, Foo right, bool result )
    {
        Console.WriteLine( "{0} {1} {2} = {3}",
            left, ope, right, result );
    }

    static void Main( )
    {
        //比較演算子を試す
        Foo obj = new Foo( 3 );
        Foo x = new Foo( 2 );
        Console.WriteLine( "オブジェクト同士を比較します・・・" );
        Test( obj, "<", x, ( obj < x ) );
        Test( obj, ">", x, ( obj > x ) );
        Test( obj, "==", x, ( obj == x ) );
        Test( obj, "!=", x, ( obj != x ) );
        Console.WriteLine( "" );

        //ヌル値と比較
        x = null;
        Console.WriteLine( "ヌルオブジェクトと比較します・・・" );
        Test( obj, "==", x, ( obj == x ) );
        Test( obj, "==", x, ( obj == null ) );
        obj = null;
        Test( obj, "==", x, ( obj == x ) );
        Test( obj, "==", x, ( obj == null ) );
        Console.WriteLine();

        //true演算子とfalse演算子
        Foo obj1 = new Foo( 1 );
        Foo obj2 = new Foo( 0 );
        Console.WriteLine( "真偽ともにオーバーロードをしてif文で使用します・・・" );
        if ( obj1 ) { Console.WriteLine( obj1 + "はtrueです。" ); }
        if ( obj2 ) { } else Console.WriteLine( obj2 + "はfalseです。" );
        
        //終了
        Console.ReadLine();
    }
}


普段のサンプルでは、読みやすさを優先するために、ヌル値のチェックを省略するのですが、今回は等価性と関係が深いのでチェックプログラムを入れています。

文法
 public static bool operator 比較演算子 ( 引数の型 1left, 引数の型2 right )の形式で記述します。比較演算子をオーバーロードする場合は、IComparableインタフェースと、IEquatableインタフェースを実装しておくとよいでしょう。

解説
 自分が定義したオブジェクトが、比較演算をできるように定義できます。この機能を、比較演算子のオーバーロードといいます。同様に、等価演算を定義することを、等価演算のオーバーロードと呼びます。
 算術演算のオーバーロードとは違い、等価性の判定と比較性の判定は、オブジェクトにとって使用する機会が多いです。何故ならば、等価性演算子と比較演算子を定義しておくと、テストで大変便利だからです。例えば、期待しているオブジェクトが返されるか否かを判定する場合、等価演算をオーバーロードしておくと大変便利です。他にも便利な場面はあるでしょう。そういったことから、等価演算のオーバーロードと、比較演算のオーバーロードは、実践ではよく使用されていると思います。もしかしたら、テストを重視していない現場ではしていないかもしれませんが、アジャイル開発をしている私は頻繁に定義しています。
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