Kotlin 知識梳理系列文章
Kotlin 知識梳理(1) - Kotlin 基礎(chǔ)
Kotlin 知識梳理(2) - 函數(shù)的定義與調(diào)用
Kotlin 知識梳理(3) - 類、對象和接口
Kotlin 知識梳理(4) - 數(shù)據(jù)類、類委托 及 object 關(guān)鍵字
Kotlin 知識梳理(5) - lambda 表達(dá)式和成員引用
Kotlin 知識梳理(6) - Kotlin 的可空性
Kotlin 知識梳理(7) - Kotlin 的類型系統(tǒng)
Kotlin 知識梳理(8) - 運算符重載及其他約定
Kotlin 知識梳理(9) - 委托屬性
Kotlin 知識梳理(10) - 高階函數(shù)：Lambda 作為形參或返回值
Kotlin 知識梳理(11) - 內(nèi)聯(lián)函數(shù)
Kotlin 知識梳理(12) - 泛型類型參數(shù)
一、本文概要
本文是對<<Kotlin in Action>>的學(xué)習(xí)筆記，如果需要運行相應(yīng)的代碼可以訪問在線環(huán)境 try.kotlinlang.org，這部分的思維導(dǎo)圖為：
在
Kotlin中，我們可以通過 調(diào)用自己代碼中定義的函數(shù)，來實現(xiàn) 特定語言結(jié)構(gòu)。這些功能與 特定的函數(shù)命名 相關(guān)，而不是與特定的類型綁定。例如，如果在你的類中定義了一個名為plus的特殊方法，那么按照約定，就可以在該類的實例上使用+運算符，這種技術(shù)稱為 約定。
因為由類實現(xiàn)的接口集是固定的，而Kotlin不能為了實現(xiàn)其他接口而修改現(xiàn)有的類，因此一般 通過擴(kuò)展函數(shù)的機(jī)制 來為現(xiàn)有的類增添新的 約定方法，從而適應(yīng)任何現(xiàn)有的Java類。
二、重載算術(shù)運算符
在Kotlin中，使用約定的最直接的例子就是 算術(shù)運算符，在Java中，全套的算術(shù)運算符只能用于基本數(shù)據(jù)類型，+運算符可以與String一起使用。下面，我們看一下在Kotlin中，如何使用算術(shù)運算符來完成一些其它的事情。
2.1 重載二元運算符
假設(shè)已經(jīng)有一個數(shù)據(jù)類Point，它包含兩個成員變量，分別是x,y點的坐標(biāo)值，我們希望通過算術(shù)運算符+對兩個Point對象相加之后，能夠得到一個新的Point對象，它的成員變量x,y為原有兩個Point對象的x,y之和。
運行結(jié)果為：
在上面的代碼中，我們?yōu)?code>Point類定義了一個擴(kuò)展函數(shù)
plus，這樣當(dāng)我們調(diào)用first + second，實際上執(zhí)行的是first.plus(second)方法來得到一個新的Point對象。這里需要注意的是：用于重載運算符的所有函數(shù)都需要 用 operator 關(guān)鍵字來標(biāo)記，用來表示你打算 把這個函數(shù)作為相應(yīng)的約定的實現(xiàn)。
所有可重載的二元算術(shù)運算符如下，自定義類型的運算符，基本上和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字類型的運算符有著相同的優(yōu)先級。
-
a * b：times -
a / b：div -
a % b：mod -
a + b：plus -
a - b：minus
運算符函數(shù)和 Java
- 當(dāng)從
Java調(diào)用Kotlin運算符非常容易，只需要像普通函數(shù)一樣調(diào)用即可，例如上面的plus方法。 - 當(dāng)從
Kotlin調(diào)用Java的時候，對于與Kotlin約定匹配的函數(shù)（不要求使用operator修飾符，但是參數(shù)需要匹配名稱和數(shù)量）都可以使用運算符語言來調(diào)用。如果Java類定義了一個滿足需求的函數(shù)，但是起了一個不同的名稱，可以通過定義一個擴(kuò)展函數(shù)來修正這個函數(shù)名用來替代現(xiàn)有的Java方法。
沒有用于位運算的特殊運算符
Kotlin沒有為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字類型Int，Long等定義任何位運算符，因此也不允許你為自定類型定義它們。相反，它使用中綴調(diào)用語法的函數(shù)，可以為自定義類型定義相似的函數(shù)，下面我們?yōu)?code>Point添加一個and，用于執(zhí)行位運算。
運行結(jié)果為：
這里我們不再使用
operator關(guān)鍵字來聲明，而是用infix來定義一個中綴調(diào)用語法的函數(shù)，其它執(zhí)行位運算的函數(shù)包括：shl、shr、ushr、and、or、xor和inv。
2.2 重載復(fù)合賦值運算符
當(dāng)在定義像plus這樣的函數(shù)，Kotlin不止支持+號運算，也支持像+=這樣的 復(fù)合賦值運算符。
需要注意，這個只對于可變變量有效，也就是
first要聲明為var。在一些情況下，定義+=運算符可以 修改使用它的變量所引用的對象，但不會重新分配引用，將一個元素添加到可變集合，就是一個很好的例子：
如果你定義了一個返回值為
Unit，名為plusAssign的函數(shù)，Kotlin將會在用到+=運算符的地方使用它，其它二元運算符也有命名相似的對應(yīng)函數(shù)：minusAssign、timesAssign等。
當(dāng)在代碼中用到+=的時候，理論上plus和plusAssign都可能會被調(diào)用，如果兩個函數(shù)都有定義并且適用，那么編譯器就會報錯，例如下面這樣的定義：
編譯時的錯誤為：
解決方法有兩種：
- 使用 不可變 val 代替可變 var 來修飾
first，這樣plus運算符就不再適用。 - 不要同時為一個類添加
plus和plusAssign運算。如果一個類是 不可變的，那就應(yīng)該只提供返回一個新值的運算；如果一個類是 可變的，例如構(gòu)建器，那么只需要提供plusAssign和類似的運算符就夠了。
Kotlin的標(biāo)準(zhǔn)庫支持集合的這兩種方法：
-
+和-運算符總是返回一個新的集合 -
+=和-=運算符用于可變集合時，始終在一個地方修改它們；而它們用于只讀集合時，會返回一個修改過的副本。
作為它們的運算數(shù)，可以使用單個元素，也可以使用元素類型一致的其它集合：
運行結(jié)果為：
2.3 重載一元運算符
重載一元運算的過程和前面看到的方式相同：用預(yù)先定義的一個名稱來聲明函數(shù)，并用修飾符operator標(biāo)記。下面的例子中重載了-a運算符：
運行結(jié)果為：
所有可重載的一元算法運算符包括：
-
+a：unaryPlus -
-a：unaryMinus -
!a：not -
++a/a++：inc -
--a/a--：dec
當(dāng)你定義inc和dec函數(shù)來重載自增和自減的運算符時，編譯器自動支持與普通數(shù)字類型的前綴、后綴自增運算符相同的語義。例如后綴運算會先返回變量的值，然后才執(zhí)行++操作。
三、重載比較運算符
與算術(shù)運算符一樣，在Kotlin中，可以對任何對象使用比較運算符（==、!=、>和<），而不僅僅限于基本數(shù)據(jù)類型。
3.1 等號運算符，equals
如果在Kotlin中使用==/!=運算符，它將被轉(zhuǎn)換成equals方法的調(diào)用，和其他運算符不同的是，==和!=可以用于可空運算數(shù)，比較a == b會檢查a是否為飛空，如果不是就調(diào)用a.equals(b)，完整的調(diào)用如下所示：
a?.equals(b) ?: (b == null)
對于data修飾的數(shù)據(jù)類，equals的實現(xiàn)將會由編譯器自動生成，如果需要手動實現(xiàn)，可以參考下面的做法：
- 比較是否指向同一對象的引用，如果是，那么直接返回
true - 類型如果不同，直接返回
false - 比較作為判斷依據(jù)的字段
equals函數(shù)之所以被標(biāo)記為override，這是因為這個方法的實現(xiàn)是在Any類中定義的，而operator關(guān)鍵字在基本方法中已經(jīng)標(biāo)記了。同時，equals不能實現(xiàn)為擴(kuò)展函數(shù)，因為繼承自Any類的實現(xiàn)始終優(yōu)先于擴(kuò)展函數(shù)。
3.2 排序運算符 compareTo
在Kotlin中，對于實現(xiàn)了Comparable接口中定義的compareTo方法的類可以按約定調(diào)用，比較運算符<、>、<=、>=的使用將被轉(zhuǎn)換為compareTo，compareTo的返回類型必須為int，也就是說p1 < p2表達(dá)式等價于p1.compareTo(p2) < 0。
下面，我們定義一個Person類，讓其根據(jù)年齡來比較大?。?br>
運行結(jié)果為：
在上面的例子中，我們用到了
Kotlin標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)中的compareValuesBy函數(shù)來簡潔地實現(xiàn)compareTo方法，這個函數(shù) 接收用來計算比較值的一系列回調(diào)，按順序依次調(diào)用回調(diào)方法，兩兩一組分別做比較：
- 如果值不同，則返回比較結(jié)果
- 如果相同，則繼續(xù)調(diào)用下一個
- 如果沒有更多的回調(diào)來調(diào)用，則返回
0
這些回調(diào)函數(shù)可以像lambda一樣傳遞，或者像這里做的一樣，作為屬性引用傳遞。
四、集合與區(qū)間的約定
處理集合最常見的操作包含兩種：
- 通過下標(biāo)來獲取和設(shè)置元素，使用語法
a[b]，稱為 下標(biāo)運算符。 - 檢查元素是否屬于當(dāng)前集合，使用
in運算符。
4.1 通過下標(biāo)來訪問元素：get 和 set
在Kotlin中，下標(biāo)運算符是一種約定，使用下標(biāo)運算符讀取元素會被轉(zhuǎn)換為get運算符方法的調(diào)用，并且寫入元素將調(diào)用set，下面我們?yōu)?code>Point類添加類似的方法：
get的參數(shù)可以是任何類型，而不止是Int，例如，當(dāng)你對map使用下標(biāo)運算符時，參數(shù)類型是鍵的類型，它可以是任意類型。還可以定義具有多個參數(shù)的get方法，例如如果要實現(xiàn)一個類來表示二維數(shù)組或矩陣，你可以定義一個方法，例如operator fun get(rowIndex : Int, colIndex : Int)，然后用matrix[row, col]來調(diào)用。
下面，我們再來看一下set的約定方法：
運行結(jié)果為：
定義
set函數(shù)后，就可以在賦值語句中使用下標(biāo)運算符，set的最后一個參數(shù)用來接收賦值語句中（等號）右邊的值，其他參數(shù)作為方括號內(nèi)的下標(biāo)。
4.2 in 的約定
集合支持的另一個運算符是in運算符，用于檢查某個對象是否屬于集合，相應(yīng)的函數(shù)叫做contains，下面的例子用于判斷某個點是否處于矩形范圍之內(nèi)：
運行結(jié)果為：
4.3 rangeTo 的約定
要創(chuàng)建一個區(qū)間時，使用的是..語法，例如1..10代表所有從1到10的數(shù)字，..運算符是調(diào)用rangeTo函數(shù)的一個簡潔方法。rangeTo返回一個區(qū)間，你可以為自己的類定義這個運算符，但是，如果該類實現(xiàn)了Comparable接口，那么就不需要了，你可以通過Kotlin標(biāo)準(zhǔn)庫創(chuàng)建一個任意可比較元素的區(qū)間，這個庫定義了可以用于任何可比較元素的rangeTo函數(shù)
operator fun <T : Comparable<T>> T.rangeTo(that : T) : ClosedRange<T>
這個函數(shù)返回一個區(qū)間ClosedRanged，可以用來檢測其它一些元素是否屬于它。
作為例子，我們用LocalData來構(gòu)建一個日期的區(qū)間：
運行結(jié)果為：
上面的
now..now.plusDays(10)將會被編譯器轉(zhuǎn)換為now.rangeTo(now.plusDays(10))，它并不是LocalDate的成員函數(shù)，而是Comparable的一個擴(kuò)展函數(shù)。
4.4 在 "for" 循環(huán)中使用 "iterator" 的約定
在for循環(huán)中使用in運算符表示 執(zhí)行迭代操作，諸如for(x in list) { }將被轉(zhuǎn)換成list.iterator()的調(diào)用，然后在上面重復(fù)調(diào)用hasNext和next方法。
運行結(jié)果為：
上面用到了 Kotlin 知識梳理(4) - 數(shù)據(jù)類、類委托 及 object 關(guān)鍵字 中介紹的通過
object來實現(xiàn)匿名內(nèi)部類的知識。
五、解構(gòu)聲明和組件函數(shù)
解構(gòu)聲明的功能允許你展開單個復(fù)合值，并使用它來初始化多個單獨的變量。它再次用到了約定的原理，要在解構(gòu)聲明中初始化每個變量，將調(diào)用名為componentN的函數(shù)，其中N是聲明中變量的位置。
對于數(shù)據(jù)類，編譯器為每個在主構(gòu)造方法中聲明的屬性生成一個componentN函數(shù)，下面的例子顯示了如何手動為非數(shù)據(jù)類聲明這些功能：
運行結(jié)果為：
解構(gòu)聲明主要使用場景之一，是從一個函數(shù)返回多個值，這個非常有用。如果要這樣做，可以定義一個數(shù)據(jù)類來保存返回所需的值，并將它作為函數(shù)的返回類型。在調(diào)用函數(shù)之后，可以用解構(gòu)聲明的方式，來輕松的展開它，使用其中的值。
解構(gòu)聲明不僅可以用作函數(shù)中的頂層語句，還可以用在其他可以聲明變量的地方，例如使用in循環(huán)來枚舉map中的條目：
運行結(jié)果為：
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