Kotlin (二十七)——操作符重载

Kotlin

操作符重载(Operator overloading)

Kotlin 允许我们对数据类型的一组预定义的操作符提供实现函数. 这些操作符的表达符号是固定(比如 + 或 *), 优先顺序也是固定的. 要实现这些操作符, 我们需要对相应的数据类型实现一个固定名称的 成员函数 或 扩展函数, 这里所谓"相应的数据类型", 对于二元操作符, 是指左侧操作数的类型, 对于一元操作符, 是指唯一一个操作数的类型.
用于实现操作符重载的函数应该使用 operator 修饰符进行标记.

约定

下面我们介绍与各种操作符的重载相关的约定.

一元操作符

上表告诉我们说, 当编译器处理一元操作符时, 比如表达式 +a, 它将执行以下步骤:

• 确定 a 的类型, 假设为 T.
• 查找带有 operator 修饰符, 无参数的 unaryPlus() 函数, 而且函数的接受者类型为 T, 也就是说, T 类型的成员函数或扩展函数.
• 如果这个函数不存在, 或者找到多个, 则认为是编译错误.
• 如果这个函数存在, 并且返回值类型为 R, 则表达式 +a 的类型为 R.

注意, 这些操作符, 以其其它所有操作符, 都对 基本类型 进行了优化, 因此不会发生函数调用, 并由此产生性能损耗.

这些操作符应该改变它们的接受者, 并且返回一个值(可选).

inc()/dec() 不应该改变接受者对象的值.
上文所谓"改变它们的接受者", 我们指的是改变 接受者变量, 而不是改变接受者对象的值.
{:.note}

对于 后缀 形式操作符, 比如 a++, 编译器解析时将执行以下步骤:

• 确定 a 的类型, 假设为 T.
• 查找带有 operator 修饰符, 无参数的 inc() 函数, 而且函数的接受者类型为 T.
• 如果这个函数返回值类型为 R, 那么它必须是 T 的子类型.

计算这个表达式所造成的影响是:

• 将 a 的初始值保存到临时变量 a0 中,
• 将 a.inc() 的结果赋值给 a,
• 返回 a0, 作为表达式的计算结果值.

对于 a--, 计算步骤完全类似.

对于 前缀 形式的操作符 ++a 和 --a, 解析过程是一样的, 计算表达式所造成的影响是:

• 将 a.inc() 的结果赋值给 a,
• 返回 a 的新值, 作为表达式的计算结果值.

二元操作符

对于上表中的操作符, 编译器只是简单地解析 翻译为 列中的表达式.

对于 in 和 !in 操作符, 解析过程也是一样的, 但参数顺序被反转了.
{:#in}

方括号被翻译为, 使用适当个数的参数, 对 get 和 set 函数的调用.

圆括号被翻译为, 使用适当个数的参数, 调用 invoke 函数.

{:#assignments}

对于赋值操作符, 比如 a += b, 编译器执行以下步骤:

• 如果上表中右列的函数可用
  
  • 如果对应的二元操作函数(也就是说, 对于 plusAssign() 来说, plus() 函数) 也可用, 报告错误(歧义).
  • 确认函数的返回值类型为 Unit, 否则报告错误.
  • 生成 a.plusAssign(b) 的代码
• 否则, 尝试生成 a = a + b 的代码(这里包括类型检查: a + b 的类型必须是 a 的子类型).

注意: 在 Kotlin 中, 赋值操作 不是 表达式.
{:#Equals}

注意: === 和 !== (同一性检查) 操作符不允许重载, 因此对这两个操作符不存在约定

== 操作符是特殊的: 它被翻译为一个复杂的表达式, 其中包括对 null 值的判断, 而且, null == null 的判断结果为 true.

所有的比较操作符都被翻译为对 compareTo 函数的调用, 这个函数的返回值必须是 Int 类型.

对命名函数的中缀式调用

使用 中缀式函数调用, 我们可以模拟自定义的中缀操作符.