索引器
索引器(Indexer)是C#引入的一個新型的類成員，它使得對象可以像數組那樣被方便，直觀的引用。索引器非常類似於我們前面講到的屬性，但索引器可以有參數列表，且只能作用在實例對象上，而不能在類上直接作用。下面是典型的索引器的設計，我們在這裡忽略了具體的實現。
class MyClass
{
public object this [int index]
{
get
{
// 取數據
}
set
{
// 存數據
}
}
}
索引器沒有像屬性和方法那樣的名字，關鍵字this清楚地表達了索引器引用對象的特征。和屬性一樣，value關鍵字在set後的語句塊裡有參數傳遞意義。實際上從編譯後的IL中間語言代碼來看，上面這個索引器被實現為：
class MyClass
{
public object get_Item(int index)
{
// 取數據
}
public void set_Item(int index, object value)
{
//存數據
}
}
由於我們的索引器在背後被編譯成get_Item(int index)和set_Item(int index, object value)兩個方法，我們甚至不能再在聲明實現索引器的類裡面聲明實現這兩個方法，編譯器會對這樣的行為報錯。這樣隱含實現的方法同樣可以被我們進行調用，繼承等操作，和我們自己實現的方法別無二致。通曉C#語言底層的編譯實現為我們下面理解C#索引器的行為提供了一個很好的基礎。
和方法一樣，索引器有5種存取保護級別，和4種繼承行為修飾，以及外部索引器。這些行為同方法沒有任何差別，這裡不再贅述。唯一不同的是索引器不能為靜態（static），這在對象引用的語義下很容易理解。值得注意的是在覆蓋（override）實現索引器時，應該用base[E]來存取父類的索引器。
和屬性的實現一樣，索引器的數據類型同時為get語句塊的返回類型和set語句塊中value關鍵字的類型。
索引器的參數列表也是值得注意的地方。“索引”的特征使得索引器必須具備至少一個參數，該參數位於this關鍵字之後的中括號內。索引器的參數也只能是傳值類型，不可以有ref（引用)和out（輸出）修飾。參數的數據類型可以是C#中的任何數據類型。C#根據不同的參數簽名來進行索引器的多態辨析。中括號內的所有參數在get和set下都可以引用，而value關鍵字只能在set下作為傳遞參數。
下面是一個索引器的具體的應用例子，它對我們理解索引器的設計和應用很有幫助。
using System;
class BitArray
{
int[] bits;
int length;
public BitArray(int length)
{
if (length < 0)
throw new ArgumentException();
bits = new int[((length - 1) >> 5) + 1];
this.length = length;
}
public int Length
{
get { return length; }
}
public bool this[int index]
{
get
{
if (index < 0 || index >= length)
throw new IndexOutOfRangeException();
else
return (bits[index >> 5] & 1 << index) != 0;
}
set
{
if (index < 0 || index >= length)
throw new IndexOutOfRangeException();
else if(value)
bits[index >> 5] |= 1 << index;
else
bits[index >> 5] &= ~(1 << index);
}
}
}
class Test
{
static void Main()
{
BitArray Bits=new BitArray(10);
for(int i=0;i<10;i++)
Bits[i]=(i%2)==0;
Console.Write(Bits[i]+" ");
}
}
編譯並運行程序可以得到下面的輸出：
True False True False True False True False True False
上面的程序通過索引器的使用為用戶提供了一個界面友好的bool數組，同時又大大降低了程序的存儲空間代價。索引器通常用於對象容器中為其內的對象提供友好的存取界面--這也是為什麼C#將方法包裝成索引器的原因所在。實際上，我們可以看到索引器在.NET Framework類庫中有大量的應用。
操作符重載
操作符是C#中用於定義類的實例對象間表達式操作的一種成員。和索引器類似，操作符仍然是對方法實現的一種邏輯界面抽象，也就是說在編譯成的IL中間語言代碼中，操作符仍然是以方法的形式調用的。在類內定義操作符成員又叫操作符重載。C#中的重載操作符共有三種：一元操作符，二元操作符和轉換操作符。並不是所有的操作符都可以重載，三種操作符都有相應的可重載操作符集,列於下表：
一元操作符 + - ! ~ ++ -- true false
二元操作符 + - * / % & | ^ << >> == != > < >= <=
轉換操作符 隱式轉換()和顯式轉換()
重載操作符必須是public和static 修飾的，否則會引起編譯錯誤，這在操作符的邏輯語義下是不言而喻的。父類的重載操作符會被子類繼承，但這種繼承沒有覆蓋，隱藏，抽象等行為，不能對重載操作符進行virtual sealed override abstract修飾。操作符的參數必須為傳值參數。我們下面來看一個具體的例子：
using System;
class Complex
{
double r, v; //r+ v i
public Complex(double r, double v)
{
this.r=r;
this.v=v;
}
public static Complex operator +(Complex a, Complex b)
{
return new Complex(a.r+b.r, a.v+b.v);
}
public static Complex operator -(Complex a)
{
return new Complex(-a.r,-a.v);
}
public static Complex operator ++(Complex a)
{
double r=a.r+1;
double v=a.v+1;
return new Complex(r, v);
}
public void Print()
{
Console.Write(r+" + "+v+"i");
}
}
class Test
{
public static void Main()
{
Complex a=new Complex(3,4);
Complex b=new Complex(5,6);
Complex c=-a;
c.Print();
Complex d=a+b;
d.Print();
a.Print();
Complex e=a++;
a.Print();
e.Print();
Complex f=++a;
a.Print();
f.Print();
}
}
編譯程序並運行可得到下面的輸出：
-3 + -4i 8 + 10i 3 + 4i 4 + 5i 3 + 4i 5 + 6i 5 + 6i
我們這裡實現了一個“+”號二元操作符，一個“-”號一元操作符（取負值），和一個“++”一元操作符。注意這裡，我們都沒有對傳進來的參數作任何改變--這在參數是引用類型的變量是尤其重要，雖然重載操作符的參數只能是傳值方式。而我們在返回值時，往往需要“new”一個新的變量--除了true和false操作符。這在重載“++”和“--” 操作符時尤其顯得重要。也就是說我們做在a++時，我們將丟棄原來的a值，而取代的是新的new出來的值給a! 值得注意的是e=a++或f=++a中e的值或f的值根本與我們重載的操作符返回值沒有一點聯系！它們的值僅僅是在前置和後置的情況下獲得a的舊值或新值而已！前置和後置的行為不難理解。
操作符重載對返回值和參數類型有著相當嚴格的要求。一元操作符中只有一個參數。操作符“++”和“--”返回值類型和參數類型必須和聲明該操作符的類型一樣。操作符“+ - ! ~”的參數類型必須和聲明該操作符的類型一樣，返回值類型可以任意。true和false操作符的參數類型必須和聲明該操作符的類型一樣，而返回值類型必須為bool，而且必須配對出現--也就是說只聲明其中一個是不對的，會引起編譯錯誤。參數類型的不同會導致同名的操作符的重載--實際上這是方法重載的表現。
二元操作符參數必須為兩個，而且兩個必須至少有一個的參數類型為聲明該操作符的類型。返回值類型可以任意。有三對操作符也需要必須配對聲明出現，它們是“==”和“!=”，“>”和“<”，“>=”和“<=”。需要注意的是兩個參數的類型不同，雖然類型相同但順序不同都會導致同名的操作符的重載。
轉換操作符為不同類型之間提供隱式轉換和顯式轉換，主要用於方法調用，轉型表達和賦值操作。轉換操作符對其參數類型（被轉換類型）和返回值類型（轉換類型）也有嚴格的要求。參數類型和返回值類型不能相同，且兩者之間必須至少有一個和定義操作符的類型相同。轉換操作符必須定義在被轉換類型或轉換類型任何其中一個裡面。不能對系統定義過的轉換操作進行重新定義。兩個類型也都不能是object或接口類型，兩者之間不能有直接或間接的繼承關系--這三種情況系統已經默認轉換。我們來看一個例子：
using System;
public struct Digit
{
byte value;
public Digit(byte value)
{
if (value < 0 || value > 9)
throw new ArgumentException();
this.value = value;
}
public static implicit operator byte(Digit d)
{
return d.value;
}
public static explicit operator Digit(byte b)
{
return new Digit(b);
}
}
上面的例子提供了Digit類型和byte類型之間的隱式轉換和顯式轉換。從Digit到byte的轉換為隱式轉換，轉換過程不會因為丟失任何信息而拋出異常。從byte到Digit的轉換為顯式轉換，轉換過程有可能因丟失信息而拋出異常。實際上這也為我們揭示了什麼時候聲明隱式轉換，什麼時候聲明顯示轉換的設計原則。不能對同一參數類型同時聲明隱式轉換和顯式轉換。隱式轉換和顯式轉換無需配對使用--雖然C#推薦這樣做。
實際上可以看到，對於屬性，索引器和操作符這些C#提供給我們的界面操作，都是方法的某種形式的邏輯抽象包裝，它旨在為我們定義的類型的用戶提供一個友好易用的界面--我們完全可以通過方法來實現它們實現的功能。理解了這樣的設計初衷，我們才會恰當，正確地用好這些操作，而不致導致濫用和錯用。
