Kotlin Reference: Operator overloading

Author: 2017-06-21

Kotlin

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　　Kotlin 允许我们为类型上的一组预定义的操作符提供实现。这些操作符具有固定的符号表现形式（如 + 或者 *）和固定的优先级。可以通过固定名称的成员函数或扩展函数来为对应类型（二元操作符左值的类型，或一元操作符的参数类型）提供操作符的实现。重载操作符的函数需要使用 operator 修饰符标记。

　　下面描述了重载不同操作符的约定。

Unary operations

Unary prefix operators

表达式 转换为
+a a.unaryPlus()
-a a.unaryMinus()
!a a.not()

　　上表说明，编译器处理在如 +a 的表达式时，会进行如下的步骤：

  • 判断 a 的类型，这里记为 T。
  • 搜索以 T 为接收者的，名为 unaryPlus() 且带有 operator 修饰符的无参函数（成员函数或扩展函数）。
  • 如果该函数不存在或不明确，则给出编译错误。
  • 如果该函数存在且返回类型是 R，则表达式 +a 的类型为 R。

　　注意这些操作对基本类型有优化，不会引入函数调用的开销。

　　举例来说，下面是重载一元减号操作符的方法：

[code lang=”kotlin”]data class Point(val x: Int, val y: Int)

operator fun Point.unaryMinus() = Point(-x, -y)

val point = Point(10, 20)
println(-point) // prints “(-10, -20)”[/code]

Increments and decrements

表达式 转换为
a++ a.inc() + see below
a-- a.dec() + see below

　　inc() 和 dec() 函数必须有一个返回值，该值会赋给进行了 ++ 或 -- 操作的变量。它们不应该改变调用 inc 或 dec 的对象。

　　编译器通过以下步骤来解析后缀形式的操作符，如 a++:

  • 判断 a 的类型，这里记为 T。
  • 搜索适用于类型为 T 的接收者的，名为 inc() 且带有 operator 修饰符的无参函数。
  • 检查返回类型是否为 T 的子类。

　　计算表达式的作用为：

  • 把 a 的初始值临时存储到 a0，
  • 把 a.inc() 的结果赋给 a,
  • 返回 a0 作为表达式的结果。

　　a-- 的相关步骤完全一致。

　　对于如 ++a 和 --a 的前缀形式，解析方式与上面一样，作用为：

  • 把 a.inc() 的结果赋给 a,
  • 返回 a 的新值作为表达式的结果。

Binary operations

Arithmetic operators

表达式 转换为
a + b a.plus(b)
a - b a.minus(b)
a * b a.times(b)
a / b a.div(b)
a % b a.rem(b), a.mod(b) (deprecated)
a..b a.rangeTo(b)

　　对于上表中的从操作符，编译器只是把表达式解析成“转换为”一栏的内容。

　　注意 Kotlin 1.1 支持 ram 操作符。Kotlin 1.0 使用的 mod 操作符在 Kotlin 1.1 中已被废弃。

Example

　　下面示例的 Counter 类以指定数值开始，使用重载的 + 操作符增加数值：

[code lang=”kotlin”]data class Counter(val dayIndex: Int) {
operator fun plus(increment: Int): Counter {
return Counter(dayIndex + increment)
}
}[/code]

‘In’ operator

表达式 转换为
a in b b.contains(a)
a !in b !b.contains(a)

　　对于 in 和 !in 的处理流程是相同的，但参数的顺序反转了。

Indexed access operator

表达式 转换为
a[i] a.get(i)
a[i, j] a.get(i, j)
a[i_1, ..., i_n] a.get(i_1, ..., i_n)
a[i] = b a.set(i, b)
a[i, j] = b a.set(i, j, b)
a[i_1, ..., i_n] = b a.set(i_1, ..., i_n, b)

　　方括号会转换为对 get 和 set 的调用，并会携带恰当数量的参数。

Invoke operator

表达式 转换为
a() a.invoke()
a(i) a.invoke(i)
a(i, j) a.invoke(i, j)
a(i_1, ..., i_n) a.invoke(i_1, ..., i_n)

　　圆括号会翻译为对 invoke 的调用，并会携带恰当数量的参数。

Augmented assignments

表达式 转换为
a += b a.plusAssign(b)
a -= b a.minusAssign(b)
a *= b a.timesAssign(b)
a /= b a.divAssign(b)
a %= b a.modAssign(b)

　　对于赋值操作符，如 a += b，编译器会进行如下步骤：

  • 如果上表右栏中的函数可用
    • 如果对应的二元函数（如对应 plusAssign() 的 plus()）也可用，则报告错误（出现混淆）。
    • 确定返回值类型是 Unit，否则报告错误。
    • 生成 a.plusAssign(b) 的代码。
  • 否则，尝试为 a = a + b 生成代码（这里会包含类型检查：a + b 的类型必须是 a 的子类）。

　　注意：在 Kotlin 中，赋值不是表达式。

Equality and inequality operators

表达式 转换为
a == b a?.equals(b) ?: (b === null)
a != b !(a?.equals(b) ?: (b === null))

　　注意：不能重载 === 和 !==，没有对它们的约定。

　　== 操作的特殊之处在于：它被转换成一个复杂的表达式，用于筛选 null。null == null 始终为 true；对于非 null 的 x，x == null 始终为 false，且不会调用 x.equals()。

Comparison operators

表达式 转换为
a > b a.compareTo(b) > 0
a < b a.compareTo(b) < 0
a >= b a.compareTo(b) >= 0
a <= b a.compareTo(b) <= 0

　　所有的比较都会转换为对 compareTo 的调用，该函数要求返回 Int。

Infix calls for named functions

　　我们可以通过中缀函数调用模拟自定义中缀操作。