高級(jí)運(yùn)算符

1.0 翻譯：xielingwang 校對(duì)：numbbbbb

2.0 翻譯+校對(duì)：buginux

2.1 校對(duì)：shanks，2015-11-01

2.2 翻譯+校對(duì)：SketchK 2016-05-17

3.0 翻譯+校對(duì)：mmoaay 2016-09-20

3.0.1 shanks，2016-11-13

4.1 翻譯+校對(duì)：mylittleswift

本頁內(nèi)容包括：

• 位運(yùn)算符
• 溢出運(yùn)算符
• 優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性
• 運(yùn)算符函數(shù)
• 自定義運(yùn)算符

除了在之前介紹過的基本運(yùn)算符，Swift 中還有許多可以對(duì)數(shù)值進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算的高級(jí)運(yùn)算符。這些高級(jí)運(yùn)算符包含了在 C 和 Objective-C 中已經(jīng)被大家所熟知的位運(yùn)算符和移位運(yùn)算符。

與 C 語言中的算術(shù)運(yùn)算符不同，Swift 中的算術(shù)運(yùn)算符默認(rèn)是不會(huì)溢出的。所有溢出行為都會(huì)被捕獲并報(bào)告為錯(cuò)誤。如果想讓系統(tǒng)允許溢出行為，可以選擇使用 Swift 中另一套默認(rèn)支持溢出的運(yùn)算符，比如溢出加法運(yùn)算符（&+）。所有的這些溢出運(yùn)算符都是以 & 開頭的。

自定義結(jié)構(gòu)體、類和枚舉時(shí)，如果也為它們提供標(biāo)準(zhǔn) Swift 運(yùn)算符的實(shí)現(xiàn)，將會(huì)非常有用。在 Swift 中自定義運(yùn)算符非常簡(jiǎn)單，運(yùn)算符也會(huì)針對(duì)不同類型使用對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)。

我們不用被預(yù)定義的運(yùn)算符所限制。在 Swift 中可以自由地定義中綴、前綴、后綴和賦值運(yùn)算符，以及相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)與結(jié)合性。這些運(yùn)算符在代碼中可以像預(yù)定義的運(yùn)算符一樣使用，我們甚至可以擴(kuò)展已有的類型以支持自定義的運(yùn)算符。

位運(yùn)算符

位運(yùn)算符可以操作數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中每個(gè)獨(dú)立的比特位。它們通常被用在底層開發(fā)中，比如圖形編程和創(chuàng)建設(shè)備驅(qū)動(dòng)。位運(yùn)算符在處理外部資源的原始數(shù)據(jù)時(shí)也十分有用，比如對(duì)自定義通信協(xié)議傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行編碼和解碼。

Swift 支持 C 語言中的全部位運(yùn)算符，接下來會(huì)一一介紹。

按位取反運(yùn)算符

按位取反運(yùn)算符（~）可以對(duì)一個(gè)數(shù)值的全部比特位進(jìn)行取反：

按位取反運(yùn)算符是一個(gè)前綴運(yùn)算符，需要直接放在運(yùn)算的數(shù)之前，并且它們之間不能添加任何空格：

let initialBits: UInt8 = 0b00001111
let invertedBits = ~initialBits // 等于 0b11110000

UInt8 類型的整數(shù)有 8 個(gè)比特位，可以存儲(chǔ) 0 ~ 255 之間的任意整數(shù)。這個(gè)例子初始化了一個(gè) UInt8 類型的整數(shù)，并賦值為二進(jìn)制的 00001111，它的前 4 位都為 0，后 4 位都為 1。這個(gè)值等價(jià)于十進(jìn)制的 15。

接著使用按位取反運(yùn)算符創(chuàng)建了一個(gè)名為 invertedBits 的常量，這個(gè)常量的值與全部位取反后的 initialBits 相等。即所有的 0 都變成了 1，同時(shí)所有的 1 都變成 0。invertedBits 的二進(jìn)制值為 11110000，等價(jià)于無符號(hào)十進(jìn)制數(shù)的 240。

按位與運(yùn)算符

按位與運(yùn)算符（&）可以對(duì)兩個(gè)數(shù)的比特位進(jìn)行合并。它返回一個(gè)新的數(shù)，只有當(dāng)兩個(gè)數(shù)的對(duì)應(yīng)位都為 1 的時(shí)候，新數(shù)的對(duì)應(yīng)位才為 1：

在下面的示例當(dāng)中，firstSixBits 和 lastSixBits 中間 4 個(gè)位的值都為 1。按位與運(yùn)算符對(duì)它們進(jìn)行了運(yùn)算，得到二進(jìn)制數(shù)值 00111100，等價(jià)于無符號(hào)十進(jìn)制數(shù)的 60：

let firstSixBits: UInt8 = 0b11111100
let lastSixBits: UInt8  = 0b00111111
let middleFourBits = firstSixBits & lastSixBits // 等于 00111100

按位或運(yùn)算符

按位或運(yùn)算符（|）可以對(duì)兩個(gè)數(shù)的比特位進(jìn)行比較。它返回一個(gè)新的數(shù)，只要兩個(gè)數(shù)的對(duì)應(yīng)位中有任意一個(gè)為 1 時(shí)，新數(shù)的對(duì)應(yīng)位就為 1：

在下面的示例中，someBits 和 moreBits 不同的位會(huì)被設(shè)置為 1。接位或運(yùn)算符對(duì)它們進(jìn)行了運(yùn)算，得到二進(jìn)制數(shù)值 11111110，等價(jià)于無符號(hào)十進(jìn)制數(shù)的 254：

let someBits: UInt8 = 0b10110010
let moreBits: UInt8 = 0b01011110
let combinedbits = someBits | moreBits // 等于 11111110

按位異或運(yùn)算符

按位異或運(yùn)算符（^）可以對(duì)兩個(gè)數(shù)的比特位進(jìn)行比較。它返回一個(gè)新的數(shù)，當(dāng)兩個(gè)數(shù)的對(duì)應(yīng)位不相同時(shí)，新數(shù)的對(duì)應(yīng)位就為 1：

在下面的示例當(dāng)中，firstBits 和 otherBits 都有一個(gè)自己的位為 1 而對(duì)方的對(duì)應(yīng)位為 0 的位。 按位異或運(yùn)算符將新數(shù)的這兩個(gè)位都設(shè)置為 1，同時(shí)將其它位都設(shè)置為 0：

let firstBits: UInt8 = 0b00010100
let otherBits: UInt8 = 0b00000101
let outputBits = firstBits ^ otherBits // 等于 00010001

按位左移、右移運(yùn)算符

按位左移運(yùn)算符（<<）和按位右移運(yùn)算符（>>）可以對(duì)一個(gè)數(shù)的所有位進(jìn)行指定位數(shù)的左移和右移，但是需要遵守下面定義的規(guī)則。

對(duì)一個(gè)數(shù)進(jìn)行按位左移或按位右移，相當(dāng)于對(duì)這個(gè)數(shù)進(jìn)行乘以 2 或除以 2 的運(yùn)算。將一個(gè)整數(shù)左移一位，等價(jià)于將這個(gè)數(shù)乘以 2，同樣地，將一個(gè)整數(shù)右移一位，等價(jià)于將這個(gè)數(shù)除以 2。

無符號(hào)整數(shù)的移位運(yùn)算

對(duì)無符號(hào)整數(shù)進(jìn)行移位的規(guī)則如下：

1. 已經(jīng)存在的位按指定的位數(shù)進(jìn)行左移和右移。
2. 任何因移動(dòng)而超出整型存儲(chǔ)范圍的位都會(huì)被丟棄。
3. 用 0 來填充移位后產(chǎn)生的空白位。

這種方法稱為邏輯移位。

以下這張圖展示了 11111111 << 1（即把 11111111 向左移動(dòng) 1 位），和 11111111 >> 1（即把 11111111 向右移動(dòng) 1 位）的結(jié)果。藍(lán)色的部分是被移位的，灰色的部分是被拋棄的，橙色的部分則是被填充進(jìn)來的：

下面的代碼演示了 Swift 中的移位運(yùn)算：

let shiftBits: UInt8 = 4 // 即二進(jìn)制的 00000100
shiftBits << 1           // 00001000
shiftBits << 2           // 00010000
shiftBits << 5           // 10000000
shiftBits << 6           // 00000000
shiftBits >> 2           // 00000001

可以使用移位運(yùn)算對(duì)其他的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行編碼和解碼：

let pink: UInt32 = 0xCC6699
let redComponent = (pink & 0xFF0000) >> 16  // redComponent 是 0xCC，即 204
let greenComponent = (pink & 0x00FF00) >> 8 // greenComponent 是 0x66， 即 102
let blueComponent = pink & 0x0000FF         // blueComponent 是 0x99，即 153

這個(gè)示例使用了一個(gè)命名為 pink 的 UInt32 型常量來存儲(chǔ) CSS 中粉色的顏色值。該 CSS 的十六進(jìn)制顏色值 #CC6699，在 Swift 中表示為 0xCC6699。然后利用按位與運(yùn)算符（&）和按位右移運(yùn)算符（>>）從這個(gè)顏色值中分解出紅（CC）、綠（66）以及藍(lán)（99）三個(gè)部分。

紅色部分是通過對(duì) 0xCC6699 和 0xFF0000 進(jìn)行按位與運(yùn)算后得到的。0xFF0000 中的 0 部分“掩蓋”了 OxCC6699 中的第二、第三個(gè)字節(jié)，使得數(shù)值中的 6699 被忽略，只留下 0xCC0000。

然后，再將這個(gè)數(shù)按向右移動(dòng) 16 位（>> 16）。十六進(jìn)制中每?jī)蓚€(gè)字符表示 8 個(gè)比特位，所以移動(dòng) 16 位后 0xCC0000 就變?yōu)?0x0000CC。這個(gè)數(shù)和 0xCC 是等同的，也就是十進(jìn)制數(shù)值的 204。

同樣的，綠色部分通過對(duì) 0xCC6699 和 0x00FF00 進(jìn)行按位與運(yùn)算得到 0x006600。然后將這個(gè)數(shù)向右移動(dòng) 8 位，得到 0x66，也就是十進(jìn)制數(shù)值的 102。

最后，藍(lán)色部分通過對(duì) 0xCC6699 和 0x0000FF 進(jìn)行按位與運(yùn)算得到 0x000099。這里不需要再向右移位，所以結(jié)果為 0x99 ，也就是十進(jìn)制數(shù)值的 153。

有符號(hào)整數(shù)的移位運(yùn)算

對(duì)比無符號(hào)整數(shù)，有符號(hào)整數(shù)的移位運(yùn)算相對(duì)復(fù)雜得多，這種復(fù)雜性源于有符號(hào)整數(shù)的二進(jìn)制表現(xiàn)形式。（為了簡(jiǎn)單起見，以下的示例都是基于 8 比特位的有符號(hào)整數(shù)的，但是其中的原理對(duì)任何位數(shù)的有符號(hào)整數(shù)都是通用的。）

有符號(hào)整數(shù)使用第 1 個(gè)比特位（通常被稱為符號(hào)位）來表示這個(gè)數(shù)的正負(fù)。符號(hào)位為 0 代表正數(shù)，為 1 代表負(fù)數(shù)。

其余的比特位（通常被稱為數(shù)值位）存儲(chǔ)了實(shí)際的值。有符號(hào)正整數(shù)和無符號(hào)數(shù)的存儲(chǔ)方式是一樣的，都是從 0 開始算起。這是值為 4 的 Int8 型整數(shù)的二進(jìn)制位表現(xiàn)形式：

符號(hào)位為 0，說明這是一個(gè)正數(shù)，另外 7 位則代表了十進(jìn)制數(shù)值 4 的二進(jìn)制表示。

負(fù)數(shù)的存儲(chǔ)方式略有不同。它存儲(chǔ)的值的絕對(duì)值等于 2 的 n 次方減去它的實(shí)際值（也就是數(shù)值位表示的值），這里的 n 為數(shù)值位的比特位數(shù)。一個(gè) 8 比特位的數(shù)有 7 個(gè)比特位是數(shù)值位，所以是 2 的 7 次方，即 128。

這是值為 -4 的 Int8 型整數(shù)的二進(jìn)制位表現(xiàn)形式：

這次的符號(hào)位為 1，說明這是一個(gè)負(fù)數(shù)，另外 7 個(gè)位則代表了數(shù)值 124（即 128 - 4）的二進(jìn)制表示：

負(fù)數(shù)的表示通常被稱為二進(jìn)制補(bǔ)碼表示。用這種方法來表示負(fù)數(shù)乍看起來有點(diǎn)奇怪，但它有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

首先，如果想對(duì) -1 和 -4 進(jìn)行加法運(yùn)算，我們只需要將這兩個(gè)數(shù)的全部 8 個(gè)比特位進(jìn)行相加，并且將計(jì)算結(jié)果中超出 8 位的數(shù)值丟棄：

其次，使用二進(jìn)制補(bǔ)碼可以使負(fù)數(shù)的按位左移和右移運(yùn)算得到跟正數(shù)同樣的效果，即每向左移一位就將自身的數(shù)值乘以 2，每向右一位就將自身的數(shù)值除以 2。要達(dá)到此目的，對(duì)有符號(hào)整數(shù)的右移有一個(gè)額外的規(guī)則：

• 當(dāng)對(duì)整數(shù)進(jìn)行按位右移運(yùn)算時(shí)，遵循與無符號(hào)整數(shù)相同的規(guī)則，但是對(duì)于移位產(chǎn)生的空白位使用符號(hào)位進(jìn)行填充，而不是用 0。

這個(gè)行為可以確保有符號(hào)整數(shù)的符號(hào)位不會(huì)因?yàn)橛乙七\(yùn)算而改變，這通常被稱為算術(shù)移位。

由于正數(shù)和負(fù)數(shù)的特殊存儲(chǔ)方式，在對(duì)它們進(jìn)行右移的時(shí)候，會(huì)使它們?cè)絹碓浇咏?0。在移位的過程中保持符號(hào)位不變，意味著負(fù)整數(shù)在接近 0 的過程中會(huì)一直保持為負(fù)。

溢出運(yùn)算符

在默認(rèn)情況下，當(dāng)向一個(gè)整數(shù)賦予超過它容量的值時(shí)，Swift 默認(rèn)會(huì)報(bào)錯(cuò)，而不是生成一個(gè)無效的數(shù)。這個(gè)行為為我們?cè)谶\(yùn)算過大或著過小的數(shù)的時(shí)候提供了額外的安全性。

例如，Int16 型整數(shù)能容納的有符號(hào)整數(shù)范圍是 -32768 到 32767，當(dāng)為一個(gè) Int16 型變量賦的值超過這個(gè)范圍時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)報(bào)錯(cuò)：

var potentialOverflow = Int16.max
// potentialOverflow 的值是 32767，這是 Int16 能容納的最大整數(shù)
potentialOverflow += 1
// 這里會(huì)報(bào)錯(cuò)

為過大或者過小的數(shù)值提供錯(cuò)誤處理，能讓我們?cè)谔幚磉吔缰禃r(shí)更加靈活。

然而，也可以選擇讓系統(tǒng)在數(shù)值溢出的時(shí)候采取截?cái)嗵幚?，而非?bào)錯(cuò)?？梢允褂?Swift 提供的三個(gè)溢出運(yùn)算符來讓系統(tǒng)支持整數(shù)溢出運(yùn)算。這些運(yùn)算符都是以 & 開頭的：

• 溢出加法 &+
• 溢出減法 &-
• 溢出乘法 &*

數(shù)值溢出

數(shù)值有可能出現(xiàn)上溢或者下溢。

這個(gè)示例演示了當(dāng)我們對(duì)一個(gè)無符號(hào)整數(shù)使用溢出加法（&+）進(jìn)行上溢運(yùn)算時(shí)會(huì)發(fā)生什么：

var unsignedOverflow = UInt8.max
// unsignedOverflow 等于 UInt8 所能容納的最大整數(shù) 255
unsignedOverflow = unsignedOverflow &+ 1
// 此時(shí) unsignedOverflow 等于 0

unsignedOverflow 被初始化為 UInt8 所能容納的最大整數(shù)（255，以二進(jìn)制表示即 11111111）。然后使用了溢出加法運(yùn)算符（&+）對(duì)其進(jìn)行加 1 運(yùn)算。這使得它的二進(jìn)制表示正好超出 UInt8 所能容納的位數(shù)，也就導(dǎo)致了數(shù)值的溢出，如下圖所示。數(shù)值溢出后，留在 UInt8 邊界內(nèi)的值是 00000000，也就是十進(jìn)制數(shù)值的 0。

同樣地，當(dāng)我們對(duì)一個(gè)無符號(hào)整數(shù)使用溢出減法（&-）進(jìn)行下溢運(yùn)算時(shí)也會(huì)產(chǎn)生類似的現(xiàn)象：

var unsignedOverflow = UInt8.min
// unsignedOverflow 等于 UInt8 所能容納的最小整數(shù) 0
unsignedOverflow = unsignedOverflow &- 1
// 此時(shí) unsignedOverflow 等于 255

UInt8 型整數(shù)能容納的最小值是 0，以二進(jìn)制表示即 00000000。當(dāng)使用溢出減法運(yùn)算符對(duì)其進(jìn)行減 1 運(yùn)算時(shí)，數(shù)值會(huì)產(chǎn)生下溢并被截?cái)酁?11111111， 也就是十進(jìn)制數(shù)值的 255。

溢出也會(huì)發(fā)生在有符號(hào)整型數(shù)值上。在對(duì)有符號(hào)整型數(shù)值進(jìn)行溢出加法或溢出減法運(yùn)算時(shí)，符號(hào)位也需要參與計(jì)算，正如按位左移、右移運(yùn)算符所描述的。

var signedOverflow = Int8.min
// signedOverflow 等于 Int8 所能容納的最小整數(shù) -128
signedOverflow = signedOverflow &- 1
// 此時(shí) signedOverflow 等于 127

Int8 型整數(shù)能容納的最小值是 -128，以二進(jìn)制表示即 10000000。當(dāng)使用溢出減法運(yùn)算符對(duì)其進(jìn)行減 1 運(yùn)算時(shí)，符號(hào)位被翻轉(zhuǎn)，得到二進(jìn)制數(shù)值 01111111，也就是十進(jìn)制數(shù)值的 127，這個(gè)值也是 Int8 型整數(shù)所能容納的最大值。

對(duì)于無符號(hào)與有符號(hào)整型數(shù)值來說，當(dāng)出現(xiàn)上溢時(shí)，它們會(huì)從數(shù)值所能容納的最大數(shù)變成最小的數(shù)。同樣地，當(dāng)發(fā)生下溢時(shí)，它們會(huì)從所能容納的最小數(shù)變成最大的數(shù)。

優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性

運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)使得一些運(yùn)算符優(yōu)先于其他運(yùn)算符，高優(yōu)先級(jí)的運(yùn)算符會(huì)先被計(jì)算。

結(jié)合性定義了相同優(yōu)先級(jí)的運(yùn)算符是如何結(jié)合的，也就是說，是與左邊結(jié)合為一組，還是與右邊結(jié)合為一組?？梢詫⑦@意思理解為“它們是與左邊的表達(dá)式結(jié)合的”或者“它們是與右邊的表達(dá)式結(jié)合的”。

在復(fù)合表達(dá)式的運(yùn)算順序中，運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性是非常重要的。舉例來說，運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)解釋了為什么下面這個(gè)表達(dá)式的運(yùn)算結(jié)果會(huì)是 17。

2 + 3 % 4 * 5
// 結(jié)果是 17

如果完全從左到右進(jìn)行運(yùn)算，則運(yùn)算的過程是這樣的：

• 2 + 3 = 5
• 5 % 4 = 1
• 1 * 5 = 5

但是正確答案是 17 而不是 5。優(yōu)先級(jí)高的運(yùn)算符要先于優(yōu)先級(jí)低的運(yùn)算符進(jìn)行計(jì)算。與 C 語言類似，在 Swift 中，乘法運(yùn)算符（*）與取余運(yùn)算符（%）的優(yōu)先級(jí)高于加法運(yùn)算符（+）。因此，它們的計(jì)算順序要先于加法運(yùn)算。

而乘法與取余的優(yōu)先級(jí)相同。這時(shí)為了得到正確的運(yùn)算順序，還需要考慮結(jié)合性。乘法與取余運(yùn)算都是左結(jié)合的?？梢詫⑦@考慮成為這兩部分表達(dá)式都隱式地加上了括號(hào)：

2 + ((3 % 4) * 5)

(3 % 4) 等于 3，所以表達(dá)式相當(dāng)于：

2 + (3 * 5)

3 * 5 等于 15，所以表達(dá)式相當(dāng)于：

2 + 15

因此計(jì)算結(jié)果為 17。

如果想查看完整的 Swift 運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性規(guī)則，請(qǐng)參考表達(dá)式。如果想查看 Swift 標(biāo)準(zhǔn)庫提供所有的運(yùn)算符，請(qǐng)查看 Swift Standard Library Operators Reference。

注意

相對(duì) C 語言和 Objective-C 來說，Swift 的運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性規(guī)則更加簡(jiǎn)潔和可預(yù)測(cè)。但是，這也意味著它們相較于 C 語言及其衍生語言并不是完全一致的。在對(duì)現(xiàn)有的代碼進(jìn)行移植的時(shí)候，要注意確保運(yùn)算符的行為仍然符合你的預(yù)期。

運(yùn)算符函數(shù)

類和結(jié)構(gòu)體可以為現(xiàn)有的運(yùn)算符提供自定義的實(shí)現(xiàn)，這通常被稱為運(yùn)算符重載。

下面的例子展示了如何為自定義的結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)加法運(yùn)算符（+）。算術(shù)加法運(yùn)算符是一個(gè)雙目運(yùn)算符，因?yàn)樗梢詫?duì)兩個(gè)值進(jìn)行運(yùn)算，同時(shí)它還是中綴運(yùn)算符，因?yàn)樗霈F(xiàn)在兩個(gè)值中間。

例子中定義了一個(gè)名為 Vector2D 的結(jié)構(gòu)體用來表示二維坐標(biāo)向量 (x, y)，緊接著定義了一個(gè)可以對(duì)兩個(gè) Vector2D 結(jié)構(gòu)體進(jìn)行相加的運(yùn)算符函數(shù)：

struct Vector2D {
    var x = 0.0, y = 0.0
}

extension Vector2D {
    static func + (left: Vector2D, right: Vector2D) -> Vector2D {
        return Vector2D(x: left.x + right.x, y: left.y + right.y)
    }
}

該運(yùn)算符函數(shù)被定義為 Vector2D 上的一個(gè)類方法，并且函數(shù)的名字與它要進(jìn)行重載的 + 名字一致。因?yàn)榧臃ㄟ\(yùn)算并不是一個(gè)向量必需的功能，所以這個(gè)類方法被定義在 Vector2D 的一個(gè)擴(kuò)展中，而不是 Vector2D 結(jié)構(gòu)體聲明內(nèi)。而算術(shù)加法運(yùn)算符是雙目運(yùn)算符，所以這個(gè)運(yùn)算符函數(shù)接收兩個(gè)類型為 Vector2D 的參數(shù)，同時(shí)有一個(gè) Vector2D 類型的返回值。

在這個(gè)實(shí)現(xiàn)中，輸入?yún)?shù)分別被命名為 left 和 right，代表在 + 運(yùn)算符左邊和右邊的兩個(gè) Vector2D 實(shí)例。函數(shù)返回了一個(gè)新的 Vector2D 實(shí)例，這個(gè)實(shí)例的 x 和 y 分別等于作為參數(shù)的兩個(gè)實(shí)例的 x 和 y 的值之和。

這個(gè)類方法可以在任意兩個(gè) Vector2D 實(shí)例中間作為中綴運(yùn)算符來使用：

let vector = Vector2D(x: 3.0, y: 1.0)
let anotherVector = Vector2D(x: 2.0, y: 4.0)
let combinedVector = vector + anotherVector
// combinedVector 是一個(gè)新的 Vector2D 實(shí)例，值為 (5.0, 5.0)

這個(gè)例子實(shí)現(xiàn)兩個(gè)向量 (3.0，1.0) 和 (2.0，4.0) 的相加，并得到新的向量 (5.0，5.0)。這個(gè)過程如下圖示：

前綴和后綴運(yùn)算符

上個(gè)例子演示了一個(gè)雙目中綴運(yùn)算符的自定義實(shí)現(xiàn)。類與結(jié)構(gòu)體也能提供標(biāo)準(zhǔn)單目運(yùn)算符的實(shí)現(xiàn)。單目運(yùn)算符只運(yùn)算一個(gè)值。當(dāng)運(yùn)算符出現(xiàn)在值之前時(shí)，它就是前綴的（例如 -a），而當(dāng)它出現(xiàn)在值之后時(shí)，它就是后綴的（例如 b!）。

要實(shí)現(xiàn)前綴或者后綴運(yùn)算符，需要在聲明運(yùn)算符函數(shù)的時(shí)候在 func 關(guān)鍵字之前指定 prefix 或者 postfix 修飾符：

extension Vector2D {
    static prefix func - (vector: Vector2D) -> Vector2D {
        return Vector2D(x: -vector.x, y: -vector.y)
    }
}

這段代碼為 Vector2D 類型實(shí)現(xiàn)了單目負(fù)號(hào)運(yùn)算符。由于該運(yùn)算符是前綴運(yùn)算符，所以這個(gè)函數(shù)需要加上 prefix 修飾符。

對(duì)于簡(jiǎn)單數(shù)值，單目負(fù)號(hào)運(yùn)算符可以對(duì)它們的正負(fù)性進(jìn)行改變。對(duì)于 Vector2D 來說，該運(yùn)算將其 x 和 y 屬性的正負(fù)性都進(jìn)行了改變：

let positive = Vector2D(x: 3.0, y: 4.0)
let negative = -positive
// negative 是一個(gè)值為 (-3.0, -4.0) 的 Vector2D 實(shí)例
let alsoPositive = -negative
// alsoPositive 是一個(gè)值為 (3.0, 4.0) 的 Vector2D 實(shí)例

復(fù)合賦值運(yùn)算符

復(fù)合賦值運(yùn)算符將賦值運(yùn)算符（=）與其它運(yùn)算符進(jìn)行結(jié)合。例如，將加法與賦值結(jié)合成加法賦值運(yùn)算符（+=）。在實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，需要把運(yùn)算符的左參數(shù)設(shè)置成 inout 類型，因?yàn)檫@個(gè)參數(shù)的值會(huì)在運(yùn)算符函數(shù)內(nèi)直接被修改。

extension Vector2D {
    static func += (left: inout Vector2D, right: Vector2D) {
        left = left + right
    }
}

因?yàn)榧臃ㄟ\(yùn)算在之前已經(jīng)定義過了，所以在這里無需重新定義。在這里可以直接利用現(xiàn)有的加法運(yùn)算符函數(shù)，用它來對(duì)左值和右值進(jìn)行相加，并再次賦值給左值：

var original = Vector2D(x: 1.0, y: 2.0)
let vectorToAdd = Vector2D(x: 3.0, y: 4.0)
original += vectorToAdd
// original 的值現(xiàn)在為 (4.0, 6.0)

注意

不能對(duì)默認(rèn)的賦值運(yùn)算符（=）進(jìn)行重載。只有組合賦值運(yùn)算符可以被重載。同樣地，也無法對(duì)三目條件運(yùn)算符 （a ? b : c） 進(jìn)行重載。

等價(jià)運(yùn)算符

自定義的類和結(jié)構(gòu)體沒有對(duì)等價(jià)運(yùn)算符進(jìn)行默認(rèn)實(shí)現(xiàn)，等價(jià)運(yùn)算符通常被稱為“相等”運(yùn)算符（==）與“不等”運(yùn)算符（!=）。對(duì)于自定義類型，Swift 無法判斷其是否“相等”，因?yàn)椤跋嗟取钡暮x取決于這些自定義類型在你的代碼中所扮演的角色。

為了使用等價(jià)運(yùn)算符能對(duì)自定義的類型進(jìn)行判等運(yùn)算，需要為其提供自定義實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)的方法與其它中綴運(yùn)算符一樣, 并且增加對(duì)標(biāo)準(zhǔn)庫 Equatable 協(xié)議的遵循：

extension Vector2D: Equatable {
    static func == (left: Vector2D, right: Vector2D) -> Bool {
        return (left.x == right.x) && (left.y == right.y)
    }
}

上述代碼實(shí)現(xiàn)了“相等”運(yùn)算符（==）來判斷兩個(gè) Vector2D 實(shí)例是否相等。對(duì)于 Vector2D 類型來說，“相等”意味著“兩個(gè)實(shí)例的 x 屬性和 y 屬性都相等”，這也是代碼中用來進(jìn)行判等的邏輯。示例里同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了“不等”運(yùn)算符（!=），它簡(jiǎn)單地將“相等”運(yùn)算符的結(jié)果進(jìn)行取反后返回。

現(xiàn)在我們可以使用這兩個(gè)運(yùn)算符來判斷兩個(gè) Vector2D 實(shí)例是否相等：

let twoThree = Vector2D(x: 2.0, y: 3.0)
let anotherTwoThree = Vector2D(x: 2.0, y: 3.0)
if twoThree == anotherTwoThree {
    print("These two vectors are equivalent.")
}
// 打印 “These two vectors are equivalent.”

Swift 為以下自定義類型提等價(jià)運(yùn)算符供合成實(shí)現(xiàn)：

• 只擁有遵循 Equatable 協(xié)議存儲(chǔ)屬性的結(jié)構(gòu)體；
• 只擁有遵循 Equatable 協(xié)議關(guān)聯(lián)類型的枚舉；
• 沒有關(guān)聯(lián)類型的枚舉。

在類型原本的聲明中聲明遵循 Equatable 來接收這些默認(rèn)實(shí)現(xiàn)。

下面為三維位置向量 (x, y, z) 定義的 Vector3D 結(jié)構(gòu)體，與 Vector2D 類似，由于 x，y 和 z 屬性都是 Equatable 類型，Vector3D 就收到默認(rèn)的等價(jià)運(yùn)算符實(shí)現(xiàn)了。

struct Vector3D: Equatable {
    var x = 0.0, y = 0.0, z = 0.0
}

let twoThreeFour = Vector3D(x: 2.0, y: 3.0, z: 4.0)
let anotherTwoThreeFour = Vector3D(x: 2.0, y: 3.0, z: 4.0)
if twoThreeFour == anotherTwoThreeFour {
    print("These two vectors are also equivalent.")
}
// Prints "These two vectors are also equivalent."

自定義運(yùn)算符

除了實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算符，在 Swift 中還可以聲明和實(shí)現(xiàn)自定義運(yùn)算符?？梢杂脕碜远x運(yùn)算符的字符列表請(qǐng)參考運(yùn)算符。

新的運(yùn)算符要使用 operator 關(guān)鍵字在全局作用域內(nèi)進(jìn)行定義，同時(shí)還要指定 prefix、infix 或者 postfix 修飾符：

prefix operator +++

上面的代碼定義了一個(gè)新的名為 +++ 的前綴運(yùn)算符。對(duì)于這個(gè)運(yùn)算符，在 Swift 中并沒有意義，因此我們針對(duì) Vector2D 的實(shí)例來定義它的意義。對(duì)這個(gè)示例來講，+++ 被實(shí)現(xiàn)為“前綴雙自增”運(yùn)算符。它使用了前面定義的復(fù)合加法運(yùn)算符來讓矩陣對(duì)自身進(jìn)行相加，從而讓 Vector2D 實(shí)例的 x 屬性和 y 屬性的值翻倍。實(shí)現(xiàn) +++ 運(yùn)算符的方式如下：

extension Vector2D {
    static prefix func +++ (vector: inout Vector2D) -> Vector2D {
        vector += vector
        return vector
    }
}

var toBeDoubled = Vector2D(x: 1.0, y: 4.0)
let afterDoubling = +++toBeDoubled
// toBeDoubled 現(xiàn)在的值為 (2.0, 8.0)
// afterDoubling 現(xiàn)在的值也為 (2.0, 8.0)

自定義中綴運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)

每個(gè)自定義中綴運(yùn)算符都屬于某個(gè)優(yōu)先級(jí)組。這個(gè)優(yōu)先級(jí)組指定了這個(gè)運(yùn)算符和其他中綴運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性。優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性中詳細(xì)闡述了這兩個(gè)特性是如何對(duì)中綴運(yùn)算符的運(yùn)算產(chǎn)生影響的。

而沒有明確放入優(yōu)先級(jí)組的自定義中綴運(yùn)算符會(huì)放到一個(gè)默認(rèn)的優(yōu)先級(jí)組內(nèi)，其優(yōu)先級(jí)高于三元運(yùn)算符。

以下例子定義了一個(gè)新的自定義中綴運(yùn)算符 +-，此運(yùn)算符屬于 AdditionPrecedence 優(yōu)先組：

infix operator +-: AdditionPrecedence
extension Vector2D {
    static func +- (left: Vector2D, right: Vector2D) -> Vector2D {
        return Vector2D(x: left.x + right.x, y: left.y - right.y)
    }
}
let firstVector = Vector2D(x: 1.0, y: 2.0)
let secondVector = Vector2D(x: 3.0, y: 4.0)
let plusMinusVector = firstVector +- secondVector
// plusMinusVector 是一個(gè) Vector2D 實(shí)例，并且它的值為 (4.0, -2.0)

這個(gè)運(yùn)算符把兩個(gè)向量的 x 值相加，同時(shí)用第一個(gè)向量的 y 值減去第二個(gè)向量的 y 值。因?yàn)樗举|(zhì)上是屬于“相加型”運(yùn)算符，所以將它放置 + 和 - 等默認(rèn)的中綴“相加型”運(yùn)算符相同的優(yōu)先級(jí)組中。關(guān)于 Swift 標(biāo)準(zhǔn)庫提供的運(yùn)算符，以及完整的運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)組和結(jié)合性設(shè)置，請(qǐng)參考 Swift Standard Library Operators Reference。而更多關(guān)于優(yōu)先級(jí)組以及自定義操作符和優(yōu)先級(jí)組的語法，請(qǐng)參考運(yùn)算符聲明

注意

當(dāng)定義前綴與后綴運(yùn)算符的時(shí)候，我們并沒有指定優(yōu)先級(jí)。然而，如果對(duì)同一個(gè)值同時(shí)使用前綴與后綴運(yùn)算符，則后綴運(yùn)算符會(huì)先參與運(yùn)算。