Перегрузка арифметического оператора для универсального класса в C #

К сожалению, это невозможно, поскольку нет IАрифметики (как вы сказали) интерфейс, определенный для целых чисел. Вы можете обернуть эти примитивные типы в классы, которые реализуют такой интерфейс.

В настоящее время в дженериках .Net отсутствует поддержка, указывающая, что операторы поддерживаются.

Это часто запрашивается

Его можно частично обойти (см. MiscUtils ), но это не даст вам желаемый синтаксис

Нет, это не работает. Но есть некоторые предложения о том, как решить проблему. Я сделал следующее (используя некоторые идеи из разных источников в сети):

public delegate TResult BinaryOperator<TLeft, TRight, TResult>(TLeft left, TRight right);

/// <summary>
/// Provide efficient generic access to either native or static operators for the given type combination.
/// </summary>
/// <typeparam name="TLeft">The type of the left operand.</typeparam>
/// <typeparam name="TRight">The type of the right operand.</typeparam>
/// <typeparam name="TResult">The type of the result value.</typeparam>
/// <remarks>Inspired by Keith Farmer's code on CodeProject:<br/>http://www.codeproject.com/KB/cs/genericoperators.aspx</remarks>
public static class Operator<TLeft, TRight, TResult> {
    private static BinaryOperator<TLeft, TRight, TResult> addition;
    private static BinaryOperator<TLeft, TRight, TResult> bitwiseAnd;
    private static BinaryOperator<TLeft, TRight, TResult> bitwiseOr;
    private static BinaryOperator<TLeft, TRight, TResult> division;
    private static BinaryOperator<TLeft, TRight, TResult> exclusiveOr;
    private static BinaryOperator<TLeft, TRight, TResult> leftShift;
    private static BinaryOperator<TLeft, TRight, TResult> modulus;
    private static BinaryOperator<TLeft, TRight, TResult> multiply;
    private static BinaryOperator<TLeft, TRight, TResult> rightShift;
    private static BinaryOperator<TLeft, TRight, TResult> subtraction;

    /// <summary>
    /// Gets the addition operator + (either native or "op_Addition").
    /// </summary>
    /// <value>The addition operator.</value>
    public static BinaryOperator<TLeft, TRight, TResult> Addition {
        get {
            if (addition == null) {
                addition = CreateOperator("op_Addition", OpCodes.Add);
            }
            return addition;
        }
    }

    /// <summary>
    /// Gets the modulus operator % (either native or "op_Modulus").
    /// </summary>
    /// <value>The modulus operator.</value>
    public static BinaryOperator<TLeft, TRight, TResult> Modulus {
        get {
            if (modulus == null) {
                modulus = CreateOperator("op_Modulus", OpCodes.Rem);
            }
            return modulus;
        }
    }

    /// <summary>
    /// Gets the exclusive or operator ^ (either native or "op_ExclusiveOr").
    /// </summary>
    /// <value>The exclusive or operator.</value>
    public static BinaryOperator<TLeft, TRight, TResult> ExclusiveOr {
        get {
            if (exclusiveOr == null) {
                exclusiveOr = CreateOperator("op_ExclusiveOr", OpCodes.Xor);
            }
            return exclusiveOr;
        }
    }

    /// <summary>
    /// Gets the bitwise and operator &amp; (either native or "op_BitwiseAnd").
    /// </summary>
    /// <value>The bitwise and operator.</value>
    public static BinaryOperator<TLeft, TRight, TResult> BitwiseAnd {
        get {
            if (bitwiseAnd == null) {
                bitwiseAnd = CreateOperator("op_BitwiseAnd", OpCodes.And);
            }
            return bitwiseAnd;
        }
    }

    /// <summary>
    /// Gets the division operator / (either native or "op_Division").
    /// </summary>
    /// <value>The division operator.</value>
    public static BinaryOperator<TLeft, TRight, TResult> Division {
        get {
            if (division == null) {
                division = CreateOperator("op_Division", OpCodes.Div);
            }
            return division;
        }
    }

    /// <summary>
    /// Gets the multiplication operator * (either native or "op_Multiply").
    /// </summary>
    /// <value>The multiplication operator.</value>
    public static BinaryOperator<TLeft, TRight, TResult> Multiply {
        get {
            if (multiply == null) {
                multiply = CreateOperator("op_Multiply", OpCodes.Mul);
            }
            return multiply;
        }
    }

    /// <summary>
    /// Gets the bitwise or operator | (either native or "op_BitwiseOr").
    /// </summary>
    /// <value>The bitwise or operator.</value>
    public static BinaryOperator<TLeft, TRight, TResult> BitwiseOr {
        get {
            if (bitwiseOr == null) {
                bitwiseOr = CreateOperator("op_BitwiseOr", OpCodes.Or);
            }
            return bitwiseOr;
        }
    }

    /// <summary>
    /// Gets the left shift operator &lt;&lt; (either native or "op_LeftShift").
    /// </summary>
    /// <value>The left shift operator.</value>
    public static BinaryOperator<TLeft, TRight, TResult> LeftShift {
        get {
            if (leftShift == null) {
                leftShift = CreateOperator("op_LeftShift", OpCodes.Shl);
            }
            return leftShift;
        }
    }

    /// <summary>
    /// Gets the right shift operator &gt;&gt; (either native or "op_RightShift").
    /// </summary>
    /// <value>The right shift operator.</value>
    public static BinaryOperator<TLeft, TRight, TResult> RightShift {
        get {
            if (rightShift == null) {
                rightShift = CreateOperator("op_RightShift", OpCodes.Shr);
            }
            return rightShift;
        }
    }

    /// <summary>
    /// Gets the subtraction operator - (either native or "op_Addition").
    /// </summary>
    /// <value>The subtraction operator.</value>
    public static BinaryOperator<TLeft, TRight, TResult> Subtraction {
        get {
            if (subtraction == null) {
                subtraction = CreateOperator("op_Subtraction", OpCodes.Sub);
            }
            return subtraction;
        }
    }

    private static BinaryOperator<TLeft, TRight, TResult> CreateOperator(string operatorName, OpCode opCode) {
        if (operatorName == null) {
            throw new ArgumentNullException("operatorName");
        }
        bool isPrimitive = true;
        bool isLeftNullable;
        bool isRightNullable = false;
        Type leftType = typeof(TLeft);
        Type rightType = typeof(TRight);
        MethodInfo operatorMethod = LookupOperatorMethod(ref leftType, operatorName, ref isPrimitive, out isLeftNullable) ??
                                    LookupOperatorMethod(ref rightType, operatorName, ref isPrimitive, out isRightNullable);
        DynamicMethod method = new DynamicMethod(string.Format("{0}:{1}:{2}:{3}", operatorName, typeof(TLeft).FullName, typeof(TRight).FullName, typeof(TResult).FullName), typeof(TResult),
                                                 new Type[] {typeof(TLeft), typeof(TRight)});
        Debug.WriteLine(method.Name, "Generating operator method");
        ILGenerator generator = method.GetILGenerator();
        if (isPrimitive) {
            Debug.WriteLine("Primitives using opcode", "Emitting operator code");
            generator.Emit(OpCodes.Ldarg_0);
            if (isLeftNullable) {
                generator.EmitCall(OpCodes.Call, typeof(TLeft).GetMethod("op_Explicit", BindingFlags.Public|BindingFlags.Static), null);
            }
            IlTypeHelper.ILType stackType = IlTypeHelper.EmitWidening(generator, IlTypeHelper.GetILType(leftType), IlTypeHelper.GetILType(rightType));
            generator.Emit(OpCodes.Ldarg_1);
            if (isRightNullable) {
                generator.EmitCall(OpCodes.Call, typeof(TRight).GetMethod("op_Explicit", BindingFlags.Public | BindingFlags.Static), null);
            }
            stackType = IlTypeHelper.EmitWidening(generator, IlTypeHelper.GetILType(rightType), stackType);
            generator.Emit(opCode);
            if (typeof(TResult) == typeof(object)) {
                generator.Emit(OpCodes.Box, IlTypeHelper.GetPrimitiveType(stackType));
            } else {
                Type resultType = typeof(TResult);
                if (IsNullable(ref resultType)) {
                    generator.Emit(OpCodes.Newobj, typeof(TResult).GetConstructor(new Type[] {resultType}));
                } else {
                    IlTypeHelper.EmitExplicit(generator, stackType, IlTypeHelper.GetILType(resultType));
                }
            }
        } else if (operatorMethod != null) {
            Debug.WriteLine("Call to static operator method", "Emitting operator code");
            generator.Emit(OpCodes.Ldarg_0);
            generator.Emit(OpCodes.Ldarg_1);
            generator.EmitCall(OpCodes.Call, operatorMethod, null);
            if (typeof(TResult).IsPrimitive && operatorMethod.ReturnType.IsPrimitive) {
                IlTypeHelper.EmitExplicit(generator, IlTypeHelper.GetILType(operatorMethod.ReturnType), IlTypeHelper.GetILType(typeof(TResult)));
            } else if (!typeof(TResult).IsAssignableFrom(operatorMethod.ReturnType)) {
                Debug.WriteLine("Conversion to return type", "Emitting operator code");
                generator.Emit(OpCodes.Ldtoken, typeof(TResult));
                generator.EmitCall(OpCodes.Call, typeof(Type).GetMethod("GetTypeFromHandle", new Type[] {typeof(RuntimeTypeHandle)}), null);
                generator.EmitCall(OpCodes.Call, typeof(Convert).GetMethod("ChangeType", new Type[] {typeof(object), typeof(Type)}), null);
            }
        } else {
            Debug.WriteLine("Throw NotSupportedException", "Emitting operator code");
            generator.ThrowException(typeof(NotSupportedException));
        }
        generator.Emit(OpCodes.Ret);
        return (BinaryOperator<TLeft, TRight, TResult>)method.CreateDelegate(typeof(BinaryOperator<TLeft, TRight, TResult>));
    }

    private static bool IsNullable(ref Type type) {
        if (type.IsGenericType && (type.GetGenericTypeDefinition() == typeof(Nullable<>))) {
            type = type.GetGenericArguments()[0];
            return true;
        }
        return false;
    }

    private static MethodInfo LookupOperatorMethod(ref Type type, string operatorName, ref bool isPrimitive, out bool isNullable) {
        isNullable = IsNullable(ref type);
        if (!type.IsPrimitive) {
            isPrimitive = false;
            foreach (MethodInfo methodInfo in type.GetMethods(BindingFlags.Static|BindingFlags.Public)) {
                if (methodInfo.Name == operatorName) {
                    bool isMatch = true;
                    foreach (ParameterInfo parameterInfo in methodInfo.GetParameters()) {
                        switch (parameterInfo.Position) {
                        case 0:
                            if (parameterInfo.ParameterType != typeof(TLeft)) {
                                isMatch = false;
                            }
                            break;
                        case 1:
                            if (parameterInfo.ParameterType != typeof(TRight)) {
                                isMatch = false;
                            }
                            break;
                        default:
                            isMatch = false;
                            break;
                        }
                    }
                    if (isMatch) {
                        if (typeof(TResult).IsAssignableFrom(methodInfo.ReturnType) || typeof(IConvertible).IsAssignableFrom(methodInfo.ReturnType)) {
                            return methodInfo; // full signature match
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return null;
    }
}

internal static class IlTypeHelper {
    [Flags]
    public enum ILType {
        None = 0,
        Unsigned = 1,
        B8 = 2,
        B16 = 4,
        B32 = 8,
        B64 = 16,
        Real = 32,
        I1 = B8, // 2
        U1 = B8|Unsigned, // 3
        I2 = B16, // 4
        U2 = B16|Unsigned, // 5
        I4 = B32, // 8
        U4 = B32|Unsigned, // 9
        I8 = B64, //16
        U8 = B64|Unsigned, //17
        R4 = B32|Real, //40
        R8 = B64|Real //48
    }

    public static ILType GetILType(Type type) {
        if (type == null) {
            throw new ArgumentNullException("type");
        }
        if (!type.IsPrimitive) {
            throw new ArgumentException("IL native operations requires primitive types", "type");
        }
        if (type == typeof(double)) {
            return ILType.R8;
        }
        if (type == typeof(float)) {
            return ILType.R4;
        }
        if (type == typeof(ulong)) {
            return ILType.U8;
        }
        if (type == typeof(long)) {
            return ILType.I8;
        }
        if (type == typeof(uint)) {
            return ILType.U4;
        }
        if (type == typeof(int)) {
            return ILType.I4;
        }
        if (type == typeof(short)) {
            return ILType.U2;
        }
        if (type == typeof(ushort)) {
            return ILType.I2;
        }
        if (type == typeof(byte)) {
            return ILType.U1;
        }
        if (type == typeof(sbyte)) {
            return ILType.I1;
        }
        return ILType.None;
    }

    public static Type GetPrimitiveType(ILType iLType) {
        switch (iLType) {
        case ILType.R8:
            return typeof(double);
        case ILType.R4:
            return typeof(float);
        case ILType.U8:
            return typeof(ulong);
        case ILType.I8:
            return typeof(long);
        case ILType.U4:
            return typeof(uint);
        case ILType.I4:
            return typeof(int);
        case ILType.U2:
            return typeof(short);
        case ILType.I2:
            return typeof(ushort);
        case ILType.U1:
            return typeof(byte);
        case ILType.I1:
            return typeof(sbyte);
        }
        throw new ArgumentOutOfRangeException("iLType");
    }

    public static ILType EmitWidening(ILGenerator generator, ILType onStackIL, ILType otherIL) {
        if (generator == null) {
            throw new ArgumentNullException("generator");
        }
        if (onStackIL == ILType.None) {
            throw new ArgumentException("Stack needs a value", "onStackIL");
        }
        if (onStackIL < ILType.I8) {
            onStackIL = ILType.I8;
        }
        if ((onStackIL < otherIL) && (onStackIL != ILType.R4)) {
            switch (otherIL) {
            case ILType.R4:
            case ILType.R8:
                if ((onStackIL&ILType.Unsigned) == ILType.Unsigned) {
                    generator.Emit(OpCodes.Conv_R_Un);
                } else if (onStackIL != ILType.R4) {
                    generator.Emit(OpCodes.Conv_R8);
                } else {
                    return ILType.R4;
                }
                return ILType.R8;
            case ILType.U8:
            case ILType.I8:
                if ((onStackIL&ILType.Unsigned) == ILType.Unsigned) {
                    generator.Emit(OpCodes.Conv_U8);
                    return ILType.U8;
                }
                if (onStackIL != ILType.I8) {
                    generator.Emit(OpCodes.Conv_I8);
                }
                return ILType.I8;
            }
        }
        return onStackIL;
    }

    public static void EmitExplicit(ILGenerator generator, ILType onStackIL, ILType otherIL) {
        if (otherIL != onStackIL) {
            switch (otherIL) {
            case ILType.I1:
                generator.Emit(OpCodes.Conv_I1);
                break;
            case ILType.I2:
                generator.Emit(OpCodes.Conv_I2);
                break;
            case ILType.I4:
                generator.Emit(OpCodes.Conv_I4);
                break;
            case ILType.I8:
                generator.Emit(OpCodes.Conv_I8);
                break;
            case ILType.U1:
                generator.Emit(OpCodes.Conv_U1);
                break;
            case ILType.U2:
                generator.Emit(OpCodes.Conv_U2);
                break;
            case ILType.U4:
                generator.Emit(OpCodes.Conv_U4);
                break;
            case ILType.U8:
                generator.Emit(OpCodes.Conv_U8);
                break;
            case ILType.R4:
                generator.Emit(OpCodes.Conv_R4);
                break;
            case ILType.R8:
                generator.Emit(OpCodes.Conv_R8);
                break;
            }
        }
    }
}

Используйте вот так: int i = Operator.Addition (3, 5);

К сожалению, нет способа ограничить универсальный параметр целочисленным типом ( Редактировать: Я думаю, что «арифметический тип» может быть лучшим словом, поскольку это не относится только к целым числам).

Было бы неплохо иметь возможность сделать что-то вроде этого:

where T : integral // or "arithmetical" depending on how pedantic you are

или

where T : IArithmetic

Я бы посоветовал вам прочитать Универсальные операторы от наших собственных Марка Гравелла и Джона Скита. Это объясняет, почему это такая сложная проблема, и что можно сделать, чтобы обойти ее.

.NET 2.0 ввел дженерики в .NET мир, который открыл двери для множество элегантных решений для существующих проблемы. Общие ограничения могут быть используется для ограничения аргументов типа известные интерфейсы и т. д., чтобы обеспечить доступ к функциональности - или для простого равенство / неравенство проверяет Сравнить. По умолчанию и EqualityComparer.Default синглтоны реализуют IComparer и IEqualityComparer соответственно (что позволяет нам сортировать элементы для Например, без необходимости знать что-нибудь о «Т» в вопросе).

Со всем этим, тем не менее, есть еще большой разрыв, когда дело доходит до операторов. Потому что операторы объявлены как статические методы, нет IMath или аналогичный эквивалентный интерфейс, который реализованы все числовые типы; а также действительно, гибкость операторов сделало бы это очень трудно сделать в осмысленно. Хуже того: многие из операторы на примитивных типах не даже существуют как операторы; вместо этого являются прямыми методами IL. [выделение мое], чтобы сделать ситуация еще сложнее, Nullable <> требует концепции «поднятые операторы», где внутренний «T» описывает применимые операторы к обнуляемому типу - но это реализован как языковая функция, и не предоставляется во время выполнения (создание отражение еще веселее).

I have seen some potential solutions involving expression trees, where the operator expression is created manually.

It's not perfect because you lose compile-time verification, but it might do the trick for you.

here's an article about that.

Для этого нет ограничений, но есть способ обойти эту проблему:

public static T operator -(T foo, T bar)
{
    return (T)System.Convert.ChangeType(
            System.Convert.ToDecimal(foo)
                -
            System.Convert.ToDecimal(bar),
                typeof(T));
}

Я только что сделал это после того, как заглянул сюда. Класс Vector4 содержит 4 числа на оси типа T с обычной векторной математикой. Просто добавьте 2 неявных операции для преобразования в десятичный формат и обратно. Это, вероятно, столь же нелогично, как вы собираетесь получить, но, как вы указываете, более точное и, следовательно, более тяжелое, чем должно быть. Как и вы, ребята, я бы хотел, чтобы там был INumeric или что-то в этом роде!

public static Vector4<T> operator +(Vector4<T> a, Vector4<T> b)
{
    Vector4<Decimal> A = a;
    Vector4<Decimal> B = b;

    var result = new Vector4<Decimal>(A.X + B.X, A.Y + B.Y, A.Z + B.Z, A.W + B.W);

    return result;
}

public static implicit operator Vector4<Decimal>(Vector4<T> v)
{
    return new Vector4<Decimal>(
        Convert.ToDecimal(v.X), 
        Convert.ToDecimal(v.Y), 
        Convert.ToDecimal(v.Z), 
        Convert.ToDecimal(v.W));
}

public static implicit operator Vector4<T>(Vector4<Decimal> v)
{
    return new Vector4<T>(
        (T)Convert.ChangeType(v.X, typeof(T)), 
        (T)Convert.ChangeType(v.Y, typeof(T)), 
        (T)Convert.ChangeType(v.Z, typeof(T)), 
        (T)Convert.ChangeType(v.W, typeof(T)));
}