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前言
在 Kotlin 中,我们可以用 约定的操作符,代替 调用代码中以特定的命名定义的函数,来实现 与之对应的操作。例如在类中定义了一个名为 plus 的特殊方法,就可以使用加法运算符 + 代替 plus() 的方法调用。由于你无法修改已有的接口定义,因此一般可以通过 扩展函数 来为现有的类增添新的 约定方法,从而使得 操作符重载 这一语法糖适应任何现有的 Java 类。
算术运算符
我们就从最简单直接的例子 + 这一类算术运算符开始。
data class Point(val x: Int, val y: Int) {
 operator fun plus(other: Point) = Point(x + other.x, y + other.y)
 operator fun plus(value: Int) = "toString: ${Point(x + value, y + value)}"
}
fun main(args: Array<String>) {
 val p1 = Point(1, 2)
 val p2 = Point(3, 4)
 println(p1 + p2)
 println(p1 + 3)
}
/*
Point(x=4, y=6)
toString: Point(x=4, y=5)
*/
// 第一个文件: package package0 operator fun Point.times(value: Int) = Point(x * value, y * value) // 第二个文件: package package1 operator fun Point.times(value: Int) = Unit // Do nothing. // 使用第一个扩展操作符: import package0.times val newPoint = Point(1, 2) * 3
Kotlin 为一些基本类型预定义了一些操作符方法,我们平时常写的基本数据计算也可以翻译成调用这些操作符方法,比如 (2 + 3) * 4 可以翻译成 2.plus(3).times(4),2 + 3 * 4 可以翻译成 2.plus(3.times(4))。根据扩展函数的语法,扩展函数无法覆盖与类已有的方法签名相同的方法,因此,不必担心随随便便给 Int 自定义一个 plus 扩展方法就能让 1 + 1 变得不等于 2。
同时,所有操作符都针对基本类型做了优化,比如 1 + 2 * 3、4 < 5,不会为它们引入函数调用的开销。
所有可重载的算术运算符有:
| 表达式 | 翻译为 | 
|---|---|
| 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) (在 Kotlin 1.1 中被弃用) | 
| a..b | a.rangeTo(b) | 
它们的优先级与普通的数字类型运算符优先级相同。其中 rangeTo 会在下面说明。
广义赋值操作符
| 表达式 | 翻译为 | 
|---|---|
| a += b | a.plusAssign(b) | 
| a -= b | a.minusAssign(b) | 
| a *= b | a.timesAssign(b) | 
| a /= b | a.divAssign(b) | 
| a %= b | a.remAssign(b)、  | 
    
对于以上广义赋值操作符:
data class Size(var width: Int = 0, var height: Int = 0) {
 operator fun plus(other: Size): Size {
 return Size(width + other.width, height + other.height)
 }
 operator fun plusAssign(other: Size) {
 width += other.width
 height += other.height
 }
}
fun main(args: Array<String>) {
// var s1 = Size(1, 2) // 如果这么写,执行 += 时会报错.
 val s1 = Size(1, 2)
 val s2 = Size(3, 4)
 s1 += s2
}
我们使用这个例子来理解:为什么使用 var 定义的 s1 会导致 += 报错呢?因为理论上,执行 += 时,既可以调用 s1 = s1 + s2,也就是 s1 = s1.plus(s2),又可以调用 s1.plusAssign(s2),都符合操作符重载约定,这样就会产生歧义,而如果使用 val 定义 s1,则只可能执行 s1.plusAssign(s2),因为 s1 不可被重新赋值,因此 s1 = s1 + s2 这样的语法是出错的,永远不能能调用,那么调用 s1 += s2 就不会产生歧义了。
既然编译器会帮我把 a += b 解释成 a = a + b,那是不是意味着我只需要 plus 永远不需要 plusAssign 了呢?比较好的实践方式是:
Kotlin 标准库中就是这么实现的:
fun main(args: Array<String>) {
 val list = arrayListOf(1, 2)
 list += 3 // 添加元素到自身集合, 没有新的对象被创建, 调用的是 add 方法.
 val newList = list + 4 // 创建一个新的 ArrayList, 添加自身元素和新元素并返回新的 ArrayList.
}
in
| 表达式 | 翻译为 | 
|---|---|
| a in b | b.contains(a) | 
| a !in b | !b.contains(a) | 
println("hello" in arrayListOf("hello", ", ", "world"))
/*
true
*/
在 for 循环中使用 in 操作符会执行迭代操作,for(x in list) { /* 遍历 */ } 将被转换成 list.iterator() 的调用,然后在上面重复调用hasNext 和 next 方法。
rangeTo
rangeTo 用于创建一个区间。例如 1..10 也就是 1.rangeTo(10) 代表了从 1 到 10 这 10 个数字,Int.rangeTo 方法返回一个 IntRange 对象,IntRange 类定义如下:
/**
 * A range of values of type `Int`.
 */
public class IntRange(start: Int, endInclusive: Int) : IntProgression(start, endInclusive, 1), ClosedRange<Int> {
 override val start: Int get() = first
 override val endInclusive: Int get() = last
 override fun contains(value: Int): Boolean = first <= value && value <= last
 override fun isEmpty(): Boolean = first > last
 override fun equals(other: Any?): Boolean =
 other is IntRange && (isEmpty() && other.isEmpty() ||
 first == other.first && last == other.last)
 override fun hashCode(): Int =
 if (isEmpty()) -1 else (31 * first + last)
 override fun toString(): String = "$first..$last"
 companion object {
 /** An empty range of values of type Int. */
 public val EMPTY: IntRange = IntRange(1, 0)
 }
}
它的基类 IntProgression 实现了 Iterable 接口,因此 1..10 可以用来迭代:
for (index in 1..10) {
 // 遍历 1 到 10, 包括 1 和 10.
}
IntRange 还实现了接口 ClosedRange ,可以用来判断某元素是否属于该区间。
Kotlin 为 Comparable 定义了扩展函数 rangeTo:
/** * Creates a range from this [Comparable] value to the specified [that] value. * * This value needs to be smaller than [that] value, otherwise the returned range will be empty. * @sample samples.ranges.Ranges.rangeFromComparable */ public operator fun <T: Comparable<T>> T.rangeTo(that: T): ClosedRange<T> = ComparableRange(this, that)
因此所有的 Comparable 对象都可以使用 .. 区间操作符,例如:
fun main(args: Array<String>) {
 val c1 = Calendar.getInstance() // 代表今天.
 val c2 = Calendar.getInstance() 
 c2.add(Calendar.DATE, 10) // 代表 10 天后.
 val c3 = Calendar.getInstance()
 c3.add(Calendar.DATE, 3) // 代表 3 天后.
 val c4 = Calendar.getInstance()
 c4.add(Calendar.DATE, 13) // 代表 13 天后.
 
 // 判断某日期是否在某两个日期范围内.
 println(c3 in c1..c2)
 println(c4 in c1..c2)
}
/*
true
false
*/
一元前缀操作符
| 表达式 | 翻译为 | 
|---|---|
| +a | a.unaryPlus() | 
| -a | a.unaryMinus() | 
| !a | a.not() | 
data class Point(val x: Int, val y: Int) operator fun Point.unaryMinus() = Point(-x, -y) val point = Point(10, 20) println(-point) /* Point(x=-10, y=-20) */
递增与递减
| 表达式 | 翻译为 | 
|---|---|
| a++ | a.inc() | 
| a– | a.dec() | 
编译器自动支持与普通数字类型的前缀、后缀自增运算符相同的语义。例如后缀运算会先返回变量的值,然后才执行 ++ 操作。
索引访问操作符
| 表达式 | 翻译为 | 
|---|---|
| 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) | 
@Suppress("IMPLICIT_CAST_TO_ANY", "UNCHECKED_CAST")
operator fun <T> SharedPreferences.get(key: String, defValue: T) = when (defValue) {
 is String -> getString(key, defValue)
 is Int -> getInt(key, defValue)
 is Long -> getLong(key, defValue)
 is Float -> getFloat(key, defValue)
 is Boolean -> getBoolean(key, defValue)
 else -> throw RuntimeException()
} as T
@SuppressLint("CommitPrefEdits")
operator fun <T> SharedPreferences.set(key: String, value: T) = with(edit()) {
 when (value) {
 is String -> putString(key, value)
 is Int -> putInt(key, value)
 is Long -> putLong(key, value)
 is Float -> putFloat(key, value)
 is Boolean -> putBoolean(key, value)
 else -> throw RuntimeException()
 }.apply()
}
fun main(args: Array<String>) {
 val version = sp["key_version", 47] // 读 sp.
 sp["key_version"] = 48 // 写 sp.
}
调用操作符
| 表达式 | 翻译为 | 
|---|---|
| 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) | 
相等与不等操作符
| 表达式 | 翻译为 | 
|---|---|
| a == b | a?.equals(b) ?: (b === null) | 
| a != b | !(a?.equals(b) ?: (b === null)) | 
这在 Any 中被定义。Java 的 a.equals(b) 相当于 Koltin 的 a == b,Java 的 a == b 相当于 Kotlin 的 a === b(同一性检查)。要自定义 == 操作符其实就是覆写 equals 方法。Kotlin 中 === 不可被重载。
比较操作符
| 表达式 | 翻译为 | 
|---|---|
| a > b | a.compareTo(b) > 0 | 
| a < b | a.compareTo(b) < 0 | 
| a >= b | a.compareTo(b) >= 0 | 
| a <= b | a.compareTo(b) <= 0 | 
要求 compareTo 返回值类型必须为 Int ,这与 Comparable 接口保持一致。
data class Movie(val name: String, val score: Int, val date: Date, val other: Any = Any()) : Comparable<Movie> {
 override fun compareTo(other: Movie): Int {
  return compareValuesBy(this, other, Movie::score, Movie::date, Movie::name) // 如果将 Movie::other 也用作比较会报错, 因为 other 不是 Comparable 类型的。
 }
}
fun main(args: Array<String>) {
 val df = SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd", Locale.getDefault())
 val movie0 = Movie("马戏之王", 8, df.parse("2018-01-31"))
 val movie1 = Movie("神秘巨星", 7, df.parse("2018-01-01"))
 val movie2 = Movie("移动迷宫", 7, df.parse("2018-01-02"))
 println(movie0 < movie1)
 println(movie1 < movie2)
}
/*
false
true
*/
其中的 compareValuesBy 方法如下:
/**
 * Compares two values using the specified functions [selectors] to calculate the result of the comparison.
 * The functions are called sequentially, receive the given values [a] and [b] and return [Comparable]
 * objects. As soon as the [Comparable] instances returned by a function for [a] and [b] values do not
 * compare as equal, the result of that comparison is returned.
 *
 * @sample samples.comparisons.Comparisons.compareValuesByWithSelectors
 */
public fun <T> compareValuesBy(a: T, b: T, vararg selectors: (T) -> Comparable<*>?): Int {
 require(selectors.size > 0)
 return compareValuesByImpl(a, b, selectors)
}
private fun <T> compareValuesByImpl(a: T, b: T, selectors: Array<out (T)->Comparable<*>?>): Int {
 for (fn in selectors) {
  val v1 = fn(a)
  val v2 = fn(b)
  val diff = compareValues(v1, v2)
  if (diff != 0) return diff
 }
 return 0
}
我们定义一个 Movie 类,它实现了 Comparable 接口,在比较时,希望按照 评分 、 上映日期 、 电影名称 的优先级顺序排序。可以简单的使用比较操作符对 Movie 对象进行“大小比较”。
操作符函数与 Java
Java 中调用 Kotlin 中的操作符方法,就跟调用普通方法一样,你不能期望在 Java 中写 new Point(1, 2) + new Point(3, 4) 这样的语法,只能乖乖调用 new Point(1, 2).plus(new Point(3, 4))。
反之,Kotlin 中调用 Java 代码却可以同 Kotlin 中自定义操作符方法一样方便。只要一个类提供了满足操作符方法签名的方法,哪怕它只是一个普通方法,不需要加 operator 修饰符(Java 中也没有这个修饰符),就可以在 Kotlin 中以操作符的方式调用。例如:arrayList[0] 相当于 Java 中 arrayList.get(0),尽管这个 get 方法是 Java 中定义的。又比如所有实现了 Comparable 的类实例都可以使用比较操作符 >、< 等进行比较。
Java 中的位运算符在 Kotlin 中是没有的 ,它们只能使用普通方法加中缀表达式使用,只能用于 Int 和 Long,对应关系如下:
| Java 中 | Kotlin 中 | 
|---|---|
| « 有符号左移 | shl(bits) | 
| » 有符号右移 | shr(bits) | 
| »> 无符号右移 | ushr(bits) | 
| & 与 | and(bits) | 
| | 或 | or(bits) | 
| ^ 异或 | xor(bits) | 
| ! 非 | inv() | 
操作符重载与属性委托、中缀调用
我们在使用委托属性时也用过 operator 修饰符:
class Delegate {
  operator fun getValue(thisRef: Any?, property: KProperty<*>): String {
    //...
  }
  operator fun setValue(thisRef: Any?, property: KProperty<*>, value: String) {
    //...
  }
}
符合这样方法签名的 getValue 、 setValue 也是操作符函数,用于委托属性的 getter 和 setter。
可以看出,操作符重载并不是一定要用如 * 、 + 、 < 这样的符号来表示的,比如之前的 in 操作符,这里的 getter 、 setter。
除了以上这些标准的可被重载的操作符外,我们也可以通过中缀函数的调用来模拟自定义中缀操作符,实现形如 a in list 这样的语法。
总结
以上就是这篇文章的全部内容了,希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,如果有疑问大家可以留言交流,谢谢大家对亿速云的支持。
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