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Swift 之运算符重载简介

在任何一门计算机编程语言中,运算符重载都是非常强大的特性之一,因此苹果决定为 Swift 也提供这一机制。然而,"能力越强责任越大"。利用运算符重载你很容易实现一些奇怪的场景,例如用减法运算符实现两数相加,或者用乘法运算符实现两数相除,但这显然都不是你希望出现的。 OK,进入正题——让我们看看运算符重载究竟是怎么一回事。

挑战

这一小节的任务很简单:扩展乘法运算符的标准功能,使其适用于字符串。你将会用到字符串拼接运算符,想象一下这种用法:

"abc" * 5 = "abc" + "abc" + "abc" + "abc" + "abc" = "abcabcabcabcabc" 

正式编码之前,思考一下应该怎么做,分几步来实现。我的做法是这样的: - 定义变量 result 并进行初始化——默认字符串。 - 从2开始循环,一直到待拼接的字符串数目终止,每次迭代只做一件事——把字符串拼接到 result 末尾。 - 打印 result。

算法大致就是这样,接下来让我们付诸实践。

基本运算符重载

Swift 之运算符重载简介 启动 Xcode 并打开一个 playground 文件。删除原有代码,添加乘法运算符的函数原型:

func *(lhs: String, rhs: Int) -> String {  } 

函数有两个参数——左操作数是 String 类型,右操作数是 Int 类型,函数返回类型为 String 。 函数体内应该完成三件事。首先,定义 result 变量并初始化为函数的 String 参数——这是一个变量,稍后会修改它的值。

var result = lhs   

接下来从2开始循环,到函数的 Int 参数结束。使用 for in 控制流状态以及闭区间操作符:

for _ in 2...rhs {  } 

注意:这里使用了_作为通配符,因为允许忽略序列的具体值——关于循环的更多说明可以 看这里 。

循环体内只有一个任务——更新 result:

result += lhs   

注意:你也可以按如下方式来写——上边这种写法更短,是因为用了加后赋值运算符。

result = result + lhs   

最后返回 result:

return result   

现在我们直接使用运算符:

let u = "abc"   let v = u * 5   

搞定了!只是还有一个问题——你只能将其用于字符串,那其它类型的数据怎么办?我们使用范型运算符来完善。

范型运算符

Swift 之运算符重载简介 范型默认是不支持运算符的,所以需要协议来支持。向 playgroud 中添加协议原型:

protocol Type {  } 

现在向协议中添加“加后赋值”运算符函数的原型:

func +=(inout lhs: Self, rhs: Self)   

函数拥有左右操作数,并且都设置为 Self 类型——这是一种巧妙的方式,说明二者是实现了该协议的类的实例。左操作数标记为 inout ,因为它的值是要被修改并且最后被函数返回的。

或者,你也可以定义加法运算符的函数原型:

func +(lhs: Self, rhs: Self) -> Self   

函数拥有 Self 类型的左右操作数,并且加法运算的返回结果也是 Self 。这种情况下就不需要使用 inout 参数了。

接下来,为 String , Int , Double , Float 等实现了 Type 协议的类型创建扩展。

extension String: Type {}   extension Int: Type {}   extension Double: Type {}   extension Float: Type {}   

注意:这些扩展的实现是空的,因为你并不打算为默认类型添加任何东西,仅仅是要让他们遵循 Type 协议。

现在向 playground 中添加乘法操作符函数原型:

func *<T: Type>(lhs: T, rhs: Int) -> T {  } 

函数有两个参数,左操作数是 T 类型,右操作数是 Int 类型,函数返回类型为 T 。利用类型约束使 T 类型遵循 Type 协议,这样它就可以使用“加后赋值”运算符了。

注意:你可以使用 where 关键字定义类型约束——尽管上边的方法更简短:

func *<T where T: Type>(lhs: T, rhs: Int) -> T   

函数的实现跟之前一样:

var result = lhs  for _ in 2...rhs {      result += lhs  }  return result   

注意:可以使用加法操作符替代,但要确保它的函数原型添加到了协议中。 测试一下:

let x = "abc"   let y = x * 5  let a = 2   let b = a * 5  let c = 3.14   let d = c * 5  let e: Float = 4.56   let f = e * 5   

搞定了!不过有一个问题:你使用的是标准乘法运算符,这个可能造成歧义。如果换成其它运算符会更好。接下来我们试着用自定义运算符解决这个问题。

自定义运算符

Swift 之运算符重载简介

首先添加下面一行到 playground:

infix operator ** {associativity left precedence 150}   

一步一步解释: - 自定义乘法运算符的名称是 **。 - 类型是 infix 因为它有两个操作数。 - 运算顺序从左至右,因此是左结合。 - 优先级设置为 150——与标准乘法运算符相同,因为它是高优先级运算符。

注意:关于运算符优先级和结合性的更多说明可以看 这里 。

自定义运算符的函数原型与标准运算符类似——只有函数名不同:

func **<T: Type>(lhs: T, rhs: Int) -> T {  } 

函数实现跟之前完全一样:

var result = lhs  for _ in 2...rhs {      result += lhs  }  return result   

测试一下:

let g = "abc"   let h = g ** 5  let i = 2   let j = i ** 5  let k = 3.14   let l = k ** 5  let m: Float = 4.56   let n = m ** 5   

搞定了!还有一个问题——运算符的复合类型还没有定义,接下来我们解决这个问题:

复合运算符

Swift 之运算符重载简介 复合运算符的类型、优先级和结合性和之前一样——只有名称不同:

infix operator **= {associativity left precedence 150}   

接着向 playground 添加复合运算符的函数原型:

func **=<T: Type>(inout lhs: T, rhs: Int) {  } 

函数没有返回类型,因为左操作数被标记为 inout 。 函数体只做一件事——运用之前的自定义运算符返回乘法结果:

lhs = lhs ** rhs   

测试一下:

var o = "abc"   o **= 5  var q = 2   q **= 5  var s = 3.14   s **= 5  var w: Float = 4.56   w **= 5   

搞定了!这已经是最简版本了!

总结

谨慎使用运算符重载,能够发挥强大的功能,希望你能在自己的工程中使用到。 这里有一个 参考项目 ,我已经在 Xcode 7.3 用 Swift 2.2 测试过了。

原文  http://zltunes.com/swift-zhong-de-yun-suan-fu-zhong-zai-jian-jie/
正文到此结束
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