重读 Swift 之二:Operator Declaration(运算符重载)

一、为什么要重载运算符


我们都知道所谓的运算符平常的也就是 + - * / 之类的,比如我们随便写个 1 + 2 打印肯定输出的是 3 ,那么我们为什么还要重载运算符呢?下面我们就举个例子,如下我定义个结构体

然后我们定义两个变量 V1,V2

然后我们来写V1 + V2,报错

11571495-ed690fe1f87cda52

error

报错 + 不能用于 Vector,这是因为 Vector 使我们自定义的一个结构体,所以编译器不知道我们要用 + 对这个结构体做什么操作。因此,在这里我们就需要用到运算符的重载。

二、如何重载运算符


  • 1、含有两个参数的运算符的重载
    因为运算符是一个函数,比如对于数组的 reduce方法我们就可以如下

    结果是 10 ,这里的 +就代表了一个函数,所以我们重新写的时候可以如下

    这样我们就实现了 + 的重载,上面函数中 left 和 right 两个参数都是 Vector 类型的,一个表示运算符左边的参数一个表示运算符右边的参数(这两个参数是有先后顺序的,由于加法满足加法交换律所以这里体现不出来,有兴趣的可以试一下 - 的重载,这时候就要注意顺序了),然后返回值得类型也是 Vector 类型,再来实现V1 + V2的时候,就发现得到了一个新的 Vector 类型的值

12571495-7743fd3f2d5a3a4e

V1 + V2

这里我们就已经完成了 + 这个运算符的重载。当然有兴趣的童鞋还可以试着自己实现 - 或者 * 的重载,这里就不一一举例了。
关于双目运算符的重载,和单目运算符类似,如下

运行结果

13571495-407bf897c0229ca7

V1
  • 2、含有一个参数的运算符的重载
    照着上面单目运算符的方式我们自己来写个 - 重载例子,如下

    按照我们的逻辑这里取反逻辑上应该是正确的,可是编译会发现报错

14571495-5e066ede422ddd2e

error

这里我们就要注意了,和有两个参数的运算符不同的是,只有一个参数的运算符位置是不固定的,这里的 - 可以在前可以在后,所以我们在这里还需要注意运算符的位置

这里加上一个 prefix 表示前置(后置是 postfix)。这样就可以明确运算符的位置

15571495-40e8c6d074f5ebea

-V1
  • 3 、比较运算符的重载
    关于比较运算符的重载,顾名思义也是有两个参数的,返回值肯定是个 Bool 类型的,如下重载 == 运算符

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V1 与 V2 的比较

再来看看 > 的重载,逻辑稍微多一点

此时再去比较 V1 和 V2 就会出现你逻辑中的效果。常规的运算符就说到这里,下面我们来看一下自定义运算符的重载。

Tips:对于运算符的重载我们是不能重载 = 的,它是被编译器固定拥有的,在底层它是与内存管理相关的,,我们不能认为的去改变它,这里需要注意一下(或者你可以别把赋值运算 = 看成运算符 +_+)。
注意以下这些标记=->///**/.&??(中缀运算符)>(后缀运算符)!? 是被系统保留的。这些符号不能被重载,也不能用于自定义运算符。

三、自定义运算符的重载


上面我们所说的都是 Swift 中已经存在了的运算符,那么我们能不能自己定义运算符呢?答案是肯定的,在文档中我们可以看到这么一句话

意思就是

  • 1、自定义单目运算符
    所以我们在自定义运算符的时候要注意一下。下面我们就来简单的自定义一个单目运算符 +++,这个运算符的作用呢就是让 Vector 中的每个变量都加 1 ,如下

    但是编译的时候会报错,如下

    17571495-508132cfcf9a52a5

    error

    这是因为我们没有明确的定义这个 +++,所以编译器不识别。所以我们应该申明一下这个运算符,正确的代码如下

    在前面我们用 prefix operator +++ 声明前置运算符 +++ ,这样后面就可以用了

    如上输出结果就是 Vector(x: 2, y: 2, z: 2),到此,单目运算符的自定义就完成了。

  • 2、自定义双目运算符
    双目运算符的定义和单目运算符的定义类似,但是双目运算符自定义的时候的关键字是 infix,如下

    上面我们就自定义了一个求平方的双目运算符 **,然后我们试试 2 ** 2就可以看到结果是 4.0
    上面好像没有什么问题了,下面我想算一个平方的平方,拨入 2 的 2次方的 3 次方,照着逻辑应该这样写

    但是编译我们会发现报错,如下

    18571495-b2e1e315590d0634

    error

    错误是说我们上面的运算是个非结合性的运算,所谓的结合性(associativity)就是运算的先后顺序,在 Swift 2 中我们都知道还有个优先级(precedence),默认的是 100 ,它的范围是 0~200 ,这个是用来设置运算符优先级的,比如在swift 2.2 中我们完全定义一个求平方运算符就是

    在 Swift 3 中有些变化,如下

    如上我们输入 2 ** 2 ** 3,就会发现结果是 256.0,这是因为我们把 associativity 设置成为了 right,所以运算从右边开始,先算 2 ** 3 = 8.0,然后再是 2 ** 8.0 = 256.0,如果我们把 associativity 设置成为了 left,就会发现结果是 64.0。关于更多的 associativity 和 higherThan 或者 lowerThan 之类的可以在下方参考连接中参考,这里就不一一说明了。
    差不多运算符重载就到这里了,如果还有什么遗漏,欢迎大家指正!

参考:
1、swift-evolution
2、Operator Declaration

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