高級運算符

與c語言中的算術(shù)運算符不同，Swift中的算術(shù)運算符默認(rèn)是不會溢出的。所以溢出行為都會被捕獲并報告為錯誤。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)溢出的運算符，比如溢出加法運算符（&＋）。所有的這些溢出運算符都是以 & 開頭的。

在自定義結(jié)構(gòu)體、類和枚舉時，最好也同時為它們提供標(biāo)準(zhǔn)Swift運算符的實現(xiàn)。Swift簡化了運算符的自定義實現(xiàn)，也使判斷不同類型所對應(yīng)的行為更為簡單。

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

位運算符

位運算符 可以操作一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中每個獨立的位。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。位運算符在處理外部資源數(shù)據(jù)時也十分有用，比如對自定義通信協(xié)議傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行編碼和解碼。

Swift支持c語言中的全部位運算符，具體如下：

• 按位取反運算符 （～）可以對一個數(shù)值的全部位進行取反：按位取反操作是一個前置運算符，需要直接放在操作數(shù)的之前，并且它們之間不能添加任何空格。

let inintialBits : UInt8 = 0b00001111
let invertedBits = ~initialsBits //等于0b11110000

按位與運算符

按位與運算符 （&）可以對兩個數(shù)的比特位進行合并。它返回一個新的數(shù)，只有當(dāng)兩個操作數(shù)的對應(yīng)位都為1的時候，該數(shù)的對應(yīng)位才為 1.

let first: UInt8 = 0b11110000
let second: UInt8 = 0b00011111
let thrid = first & second //0b00010000

按位或運算符

按位或運算符（｜）可以對兩個數(shù)的比特位進行比較，它返回一個新的數(shù)，只有兩個操作數(shù)的對應(yīng)位中有任意一個為1時，該數(shù)的對應(yīng)位就是1.

按位異或運算符

按位異或運算符 （^）可以對兩個數(shù)的比特位進行比較。它返回一個新的數(shù)，當(dāng)兩個操作數(shù)的對應(yīng)位不相同時，該數(shù)的對應(yīng)位就為 1.

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

按位左移／右移 運算符

按位左移運算符 （<<）和按位右移運算符 （>>）可以對一個數(shù)進行指定位數(shù)的左移和右移，但是需要遵守下面定義的規(guī)則。

對一個數(shù)進行按位左移或按位右移，相當(dāng)于對這個數(shù)進行乘以2 或除以2的運算。將一個整數(shù)左移一位，等價于對這個數(shù)乘以 2 ，同樣地，將一個整數(shù)右移一位，等價于將這個數(shù)除以 2 。

1、無符號整型進行移位操作
對無符號的整型進行移位的規(guī)則如下：

• 已經(jīng)存在的比特位按指定的位數(shù)進行左移和右移。
• 任何移動超出整型存儲邊界的位都會被丟棄。
• 用0來填充移動后產(chǎn)生的空白位。

2、有符號整型的移位操作
對比無符號整型來說，有符號整型的移位操作相對復(fù)雜的多，這種復(fù)雜性源于有符號整型的二進制形式。

有符號整數(shù)使用第1個比特位（通常被稱為符號位）來表示這個數(shù)的正負(fù)。符號為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）存儲了這個數(shù)的真實值。有符號正整數(shù)和無符號數(shù)的存儲方式是一樣的。

0 0000 100 ＝ 4
符號位為0，說明這是一個正數(shù)，另外7位則代表了十進制數(shù)值 4 的二進制表示。

負(fù)數(shù)的存儲方式略有不同。它存儲的是 2 的n次方減去它的真實值絕對值，這里的n為數(shù)值位數(shù)。一個8位的數(shù)有7個數(shù)值位，所以是 2 的7次方，即128.

1 1111100 ＝ －4

這次的符號位為 1 ，說明這是一個負(fù)數(shù)，另外 7 位則代表了數(shù)值 124 即（124 － 4）的二進制表示。

負(fù)數(shù)的表示通常被稱為二進制補碼表示法。

使用二進制補碼可以使負(fù)數(shù)的按位左移和右移操作得到跟正數(shù)同樣的效果，即每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，對有符號整數(shù)的右移有一個額外的規(guī)則：

• 當(dāng)對整數(shù)進行按位右移操作時，遵循與無符號整數(shù)相同的規(guī)則，但是對于移位產(chǎn)生的空白位使用符號位進行填充，而不是用 0 。

這個行為可以確保有符號整數(shù)的符號位不會因為右移操作而改變，這通常被稱為算術(shù)移位。

溢出運算符

在默認(rèn)情況下，當(dāng)向一個整數(shù)賦值超過它容量的值時，Swift默認(rèn)會報錯，而不是生成一個無效的數(shù)。這個行為給我們操作過大或著過小的數(shù)的時候提供了額外的安全性。

然而，也可以選擇讓系統(tǒng)的數(shù)值溢出的時候采取截斷操作，而非報錯。可以使用Swift提供的三個溢出操作符來讓系統(tǒng)支持整數(shù)溢出運算。這些操作都是以&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 。

var unsignedValue = UInt8.max
print("\(unsignedValue)") //255


unsignedValue = unsignedValue &+ 1
print("\(unsignedValue)") //0

var value2 = UInt8.min
value2 = value2 &- 1

溢出也會發(fā)生在有符號整型數(shù)值上。在對有符號整型數(shù)值進行溢出加法或溢出減法運算時，符號位爺粗腰參與計算。

var value2 = Int8.min
value2 = value2 &- 1

總結(jié)：對于無符號與有符號整型數(shù)值來說，當(dāng)出行上溢時，它們會從數(shù)值所能容納的最大數(shù)變?yōu)樽钚〉臄?shù)。同樣地，當(dāng)發(fā)生下溢時，它們會從所能容納的最小數(shù)變成最大的數(shù)。

優(yōu)先級和結(jié)合性

運算符的優(yōu)先級使得一些運算符優(yōu)先于其他運算符，高優(yōu)先級的運算符會先被計算。

結(jié)合性 定義了相同優(yōu)先級的運算符是如何結(jié)合的。

運算符函數(shù)

類和結(jié)構(gòu)體可以為現(xiàn)有的操作符提供自定義的實現(xiàn)，這通常被稱為運算符重載。

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

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

let vector = Vector2D(x: 3, y: 1)
let vector2 = Vector2D(x: 2.0, y: 4.0)
let combinedVector = vector + vector2

前綴和后綴運算符

類與結(jié)構(gòu)體也能提供標(biāo)準(zhǔn)單目運算符的實現(xiàn)。單目運算符只有一個操作目標(biāo)。當(dāng)運算符出現(xiàn)在操作目標(biāo)之前時，它就是前綴（prefix）的（比如， －a），而當(dāng)它出現(xiàn)在操作目標(biāo)之后時，它就是后綴（postfix）的（比如，i++）

要實現(xiàn)前綴或者后綴運算符，需要在聲明運算符函數(shù)的時候在func關(guān)鍵字之前指定prefix或者postfix 限定符：

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

符合賦值運算符

符合賦值運算符將賦值運算符（＝）與其他運算符進行結(jié)合。比如，將加法與賦值結(jié)合成加法運算符（＋＝） 。在實際的時候，需要把運算符的左參數(shù)設(shè)置為 inout類型，因為這個參數(shù)的值會在運行符函數(shù)本身被修改。

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

note:不能對默認(rèn)的賦值運算符（＝）進行重載。只有組合賦值符可以被重載。同樣地，也無法對三目條件運算符 a ? b : c 進行重載。

等價操作符

自定義的類和結(jié)構(gòu)體沒有對等價操作符 進行默認(rèn)實現(xiàn)，等價操作符通常被稱為 “相等” 操作符（==）與 “不等” 操作符 （!=） 。 對于自定義類型，Swift無法判斷其是否“相等”，因為“相等”的含義取決與這些自定義類型在你的代碼中扮演的角色。

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

自定義運算符

除了實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)運算符，在Swift當(dāng)中還可以聲明和實現(xiàn)自定義運算符。

新的運算符要在全局作用域內(nèi)，使用 operator關(guān)鍵字進行聲明，同時還要指定prefix、infix或者postfix限定符：

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

prefix operator +++ {

}


prefix func +++ (inout vector: Vector2D) ->Vector2D {
   vector.x += 1
   vector.y += 1
   return vector
}

var begin = Vector2D(x: 1.0, y: 4.0)
+++begin

print("\(begin)")

自定義中綴運算符的優(yōu)先級和結(jié)合性

自定義的中綴（infix）運算符也可以指定優(yōu)先級和結(jié)合性。

結(jié)合性 可取的值有 left 、right 和 none 。當(dāng)左結(jié)合運算符跟其他相同優(yōu)先級的左結(jié)合運算符寫在一起時，會跟左邊的操作數(shù)進行結(jié)合。同理，當(dāng)右結(jié)合運算符跟其他相同優(yōu)先級的右結(jié)合運算符寫在一起時，會跟右邊的操作符進行結(jié)合。而非結(jié)合運算符不能跟其他相同優(yōu)先級的運算符寫在一起。

結(jié)合性默認(rèn)值時none ，優(yōu)先級如果沒有指定則默認(rèn)為 100.

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

infix  operator +- {
associativity left precedence 140
}


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

let value1 = Vector2D(x: 1.0, y: 2.0)
let value2 = Vector2D(x: 3.0, y: 4.0)
let value = value1 +- value2

print(value)

note:當(dāng)定義前綴與后綴操作符的時候，我們并沒有指定優(yōu)先級。然而，如果對同一個操作數(shù)同時使用前綴與后綴操作符，則后綴操作符會先被執(zhí)行。（前綴和后綴操作符不能指定結(jié)合性和優(yōu)先級）

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