C#の演算子関数とは？operatorキーワードによる演算子のオーバーロード入門

演算子関数（operator関数）とは

C#における演算子関数とは、オーバーロードされた演算子のことで、特別な名前を持つ関数です。演算子関数を定義するには、operatorキーワードに続けて、定義したい演算子の記号を記述します。

通常の関数と同じように、オーバーロードされた演算子にも戻り値の型とパラメーターリストが必要です。

例えば、次のように記述します。

public static Box operator+ (Box b1, Box b2) {
}

構文のポイント

• public static：演算子関数は必ず public かつ static として宣言する必要があります。
• operator+：operator キーワードの後に、オーバーロードする演算子の記号（ここでは +）を続けます。
• パラメーター：二項演算子の場合、左辺と右辺の2つのオペランドを受け取ります。

サンプルコード

以下は、C#で演算子関数を作成し、実際に使用する方法を示した完全なサンプルです。+ 演算子をオーバーロードすることで、2つの Box オブジェクトを加算できるようにしています。

using System;

namespace OperatorOvlApplication {
    class Box {
        private double length;   // 箱の長さ
        private double breadth;  // 箱の幅
        private double height;   // 箱の高さ

        public double getVolume() {
            return length * breadth * height;
        }

        public void setLength(double len) {
            length = len;
        }

        public void setBreadth(double bre) {
            breadth = bre;
        }

        public void setHeight(double hei) {
            height = hei;
        }

        // + 演算子をオーバーロードして、2つの Box オブジェクトを加算する
        public static Box operator+(Box b, Box c) {
            Box box = new Box();
            box.length = b.length + c.length;
            box.breadth = b.breadth + c.breadth;
            box.height = b.height + c.height;
            return box;
        }
    }

    class Tester {
        static void Main(string[] args) {
            Box Box1 = new Box();   // Box 型の Box1 を宣言
            Box Box2 = new Box();   // Box 型の Box2 を宣言
            Box Box3 = new Box();   // Box 型の Box3 を宣言
            double volume = 0.0;    // 箱の体積を格納する変数

            // Box1 の寸法を設定
            Box1.setLength(6.0);
            Box1.setBreadth(7.0);
            Box1.setHeight(5.0);

            // Box2 の寸法を設定
            Box2.setLength(12.0);
            Box2.setBreadth(13.0);
            Box2.setHeight(10.0);

            // Box1 の体積を表示
            volume = Box1.getVolume();
            Console.WriteLine("Volume of Box1 : {0}", volume);

            // Box2 の体積を表示
            volume = Box2.getVolume();
            Console.WriteLine("Volume of Box2 : {0}", volume);

            // 2つのオブジェクトを加算
            Box3 = Box1 + Box2;

            // Box3 の体積を表示
            volume = Box3.getVolume();
            Console.WriteLine("Volume of Box3 : {0}", volume);
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

実行結果

Volume of Box1 : 210
Volume of Box2 : 1560
Volume of Box3 : 5985

処理の流れの解説

このプログラムは、次のような流れで動作します。

1. Box1 には「長さ6.0 × 幅7.0 × 高さ5.0」の寸法が設定され、体積は 210 になります。
2. Box2 には「長さ12.0 × 幅13.0 × 高さ10.0」の寸法が設定され、体積は 1560 になります。
3. Box3 = Box1 + Box2; の行で、オーバーロードされた operator+ が呼び出され、各寸法を加算した新しい Box オブジェクトが生成されます。
4. その結果、Box3 は「長さ18.0 × 幅20.0 × 高さ15.0」となり、体積は 5985 になります。

まとめ

演算子関数を活用することで、自作クラスに対しても直感的な演算子の振る舞いを定義できます。これにより、オブジェクト同士の操作を自然な形で表現でき、コード全体の可読性と保守性が大きく向上します。