swift 操作符重载和自定义操作符

与 Objective-C 不同，Swift 支持重载操作符这样的特性，最常见的使用方式可能就是定义一些简便的计算了。比如我们需要一个表示二维向量的数据结构：

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

一个很简单的需求是两个 Vector2D 相加：

let v1 = Vector2D(x: 2.0, y: 3.0)
let v2 = Vector2D(x: 1.0, y: 4.0)
let v3 = Vector2D(x: v1.x + v2.x, y: v1.y + v2.y)

如果只做一次的话似乎还好，但是一般情况我们会进行很多这种操作。这样的话，我们可能更愿意定义一个 Vector2D 相加的操作，来让代码简化清晰。

对于两个向量相加，我们可以重载加号操作符：

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

这样，上面的 v3 以及之后的所有表示两个向量相加的操作就全部可以用加号来表达了：

let v3 = v1 + v2

类似地，我们还可以为 Vector2D 定义像 - (减号，两个向量相减) ，- (负号，单个向量 x 和 y 同时取负) 等等这样的运算符。这个就作为练习交给大家。

上面定义的加号，减号和负号都是已经存在于 Swift 中的运算符了，我们所做的只是变换它的参数进行重载。如果我们想要定义一个全新的运算符的话，要做的事情会多一件。比如点积运算就是一个在矢量运算中很常用的运算符，它表示两个向量对应坐标的乘积的和。根据定义，以及参考重载运算符的方法，我们选取 +* 来表示这个运算的话，不难写出：

func +*(left: Vector2D, right: Vector2D) -> Double {
    return letf.x * right.x + left.y * right.y
}

但是编译器会给我们一个错误：
“Operator implementation without matching operator declaration”

这是因为我们没有对这个操作符进行声明。之前可以直接重载像 +，-，* 这样的操作符，是因为 Swift 中已经有定义了，如果我们要新加操作符的话，需要先对其进行声明，告诉编译器这个符号其实是一个操作符。添加如下代码：

precedencegroup DotProductPrecedence {
    associativity: none
    higherThan: MultiplicationPrecedence
}

infix operator +*: DotProductPrecedence

precedencegroup

定义了一个操作符优先级别。操作符优先级的定义和类型声明有些相似，一个操作符比需要属于某个特定的优先级。Swift 标准库中已经定义了一些常用的运算优先级组，比如加法优先级(AdditionPrecedence) 和乘法优先级 (MultiplicationPrecedence) 等，你可以在这里找到完整的列表。如果没有适合你的运算符的优先级组，你就需要像我们在例子中做得这样，自己指定结合律方式和优先级顺序了。

associativity

定义了结合律，即如果多个同类的操作符顺序出现的计算顺序。比如常见的加法和减法都是 left，就是说多个加法同时出现时按照从左往右的顺序计算 (因为加法满足交换律，所以这个顺序无所谓，但是减法的话计算顺序就很重要了)。点乘的结果是一个 Double，不再会和其他点乘结合使用，所以这里是 none;

higherThan

运算的优先级，点积运算是优先于乘法运算的。除了 higherThan，也支持使用 lowerThan 来指定优先级低于某个其他组。

infix

运算的优先级，点积运算是优先于乘法运算的。除了 higherThan，也支持使用 lowerThan 来指定优先级低于某个其他组。

有了这些之后，我们就可以很简单地进行向量的点积运算了：

let result = v1 +* v2
// 输出为 14.0”

最后需要多提一点的是，Swift 的操作符是不能定义在局部域中的，因为至少会希望在能在全局范围使用你的操作符，否则操作符也就失去意义了。另外，来自不同 module 的操作符是有可能冲突的，这对于库开发者来说是需要特别注意的地方。如果库中的操作符冲突的话，使用者是无法像解决类型名冲突那样通过指定库名字来进行调用的。因此在重载或者自定义操作符时，应当尽量将其作为其他某个方法的 "简便写法"，而避免在其中实现大量逻辑或者提供独一无二的功能。这样即使出现了冲突，使用者也还可以通过方法名调用的方式使用你的库。运算符的命名也应当尽量明了，避免歧义和可能的误解。因为一个不被公认的操作符是存在冲突风险和理解难度的，所以我们不应该滥用这个特性。在使用重载或者自定义操作符时，请先再三权衡斟酌，你或者你的用户是否真的需要这个操作符。