一、本文概要

本文是對<<Kotlin in Action>>的學習筆記，如果需要執行相應的程式碼可以訪問線上環境 try.kotlinlang.org，這部分的思維導圖為：

在Kotlin中，我們可以通過 呼叫自己程式碼中定義的函式，來實現 特定語言結構。這些功能與 特定的函式命名 相關，而不是與特定的型別繫結。例如，如果在你的類中定義了一個名為plus的特殊方法，那麼按照約定，就可以在該類的例項上使用+運算子，這種技術稱為 約定。

因為由類實現的介面集是固定的，而Kotlin不能為了實現其他介面而修改現有的類，因此一般 通過擴充套件函式的機制 來為現有的類增添新的 約定方法，從而適應任何現有的Java類。

二、過載算術運算子

在Kotlin中，使用約定的最直接的例子就是 算術運算子，在Java中，全套的算術運算子只能用於基本資料型別，+運算子可以與String一起使用。下面，我們看一下在Kotlin中，如何使用算術運算子來完成一些其它的事情。

2.1 過載二元運算子

假設已經有一個資料類Point，它包含兩個成員變數，分別是x,y點的座標值，我們希望通過算術運算子+對兩個Point物件相加之後，能夠得到一個新的Point物件，它的成員變數x,y為原有兩個Point物件的x,y之和。

執行結果為：

在上面的程式碼中，我們為Point類定義了一個擴充套件函式plus，這樣當我們呼叫first + second，實際上執行的是first.plus(second)方法來得到一個新的Point物件。這裡需要注意的是：用於過載運算子的所有函式都需要 用 operator 關鍵字來標記，用來表示你打算 把這個函式作為相應的約定的實現。

所有可過載的二元算術運算子如下，自定義型別的運算子，基本上和標準數字型別的運算子有著相同的優先順序。

• a * b：times
• a / b：div
• a % b：mod
• a + b：plus
• a - b：minus

運算子函式和 Java

• 當從Java呼叫Kotlin運算子非常容易，只需要像普通函式一樣呼叫即可，例如上面的plus方法。
• 當從Kotlin呼叫Java的時候，對於與Kotlin約定匹配的函式（不要求使用operator修飾符，但是引數需要匹配名稱和數量）都可以使用運算子語言來呼叫。如果Java類定義了一個滿足需求的函式，但是起了一個不同的名稱，可以通過定義一個擴充套件函式來修正這個函式名用來替代現有的Java方法。

沒有用於位運算的特殊運算子

Kotlin沒有為標準數字型別Int，Long等定義任何位運算子，因此也不允許你為自定型別定義它們。相反，它使用中綴呼叫語法的函式，可以為自定義型別定義相似的函式，下面我們為Point新增一個and，用於執行位運算。

執行結果為：

這裡我們不再使用operator關鍵字來宣告，而是用infix來定義一箇中綴呼叫語法的函式，其它執行位運算的函式包括：shl、shr、ushr、and、or、xor和inv。

2.2 過載複合賦值運算子

當在定義像plus這樣的函式，Kotlin不止支援+號運算，也支援像+=這樣的 複合賦值運算子。

需要注意，這個只對於可變變數有效，也就是first要宣告為var。在一些情況下，定義+=運算子可以 修改使用它的變數所引用的物件，但不會重新分配引用，將一個元素新增到可變集合，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的函式，Kotlin將會在用到+=運算子的地方使用它，其它二元運算子也有命名相似的對應函式：minusAssign、timesAssign等。

當在程式碼中用到+=的時候，理論上plus和plusAssign都可能會被呼叫，如果兩個函式都有定義並且適用，那麼編譯器就會報錯，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運算子就不再適用。
• 不要同時為一個類新增plus和plusAssign運算。如果一個類是 不可變的，那就應該只提供返回一個新值的運算；如果一個類是 可變的，例如構建器，那麼只需要提供plusAssign和類似的運算子就夠了。

Kotlin的標準庫支援集合的這兩種方法：

• +和-運算子總是返回一個新的集合
• +=和-=運算子用於可變集合時，始終在一個地方修改它們；而它們用於只讀集合時，會返回一個修改過的副本。

作為它們的運算數，可以使用單個元素，也可以使用元素型別一致的其它集合：

執行結果為：

2.3 過載一元運算子

過載一元運算的過程和前面看到的方式相同：用預先定義的一個名稱來宣告函式，並用修飾符operator標記。下面的例子中過載了-a運算子：

執行結果為：

所有可過載的一元演算法運算子包括：

• +a：unaryPlus
• -a：unaryMinus
• !a：not
• ++a/a++：inc
• --a/a--：dec

當你定義inc和dec函式來過載自增和自減的運算子時，編譯器自動支援與普通數字型別的字首、字尾自增運算子相同的語義。例如字尾運算會先返回變數的值，然後才執行++操作。

三、過載比較運算子

與算術運算子一樣，在Kotlin中，可以對任何物件使用比較運算子（==、!=、>和<），而不僅僅限於基本資料型別。

3.1 等號運算子，equals

如果在Kotlin中使用==/!=運算子，它將被轉換成equals方法的呼叫，和其他運算子不同的是，==和!=可以用於可空運算數，比較a == b會檢查a是否為飛空，如果不是就呼叫a.equals(b)，完整的呼叫如下所示：

a?.equals(b) ?: (b == null)
複製程式碼

對於data修飾的資料類，equals的實現將會由編譯器自動生成，如果需要手動實現，可以參考下面的做法：

• 比較是否指向同一物件的引用，如果是，那麼直接返回true
• 型別如果不同，直接返回false
• 比較作為判斷依據的欄位

equals函式之所以被標記為override，這是因為這個方法的實現是在Any類中定義的，而operator關鍵字在基本方法中已經標記了。同時，equals不能實現為擴充套件函式，因為繼承自Any類的實現始終優先於擴充套件函式。

3.2 排序運算子 compareTo

在Kotlin中，對於實現了Comparable介面中定義的compareTo方法的類可以按約定呼叫，比較運算子<、>、<=、>=的使用將被轉換為compareTo，compareTo的返回型別必須為int，也就是說p1 < p2表示式等價於p1.compareTo(p2) < 0。

下面，我們定義一個Person類，讓其根據年齡來比較大小：

執行結果為：

在上面的例子中，我們用到了Kotlin標準庫函式中的compareValuesBy函式來簡潔地實現compareTo方法，這個函式 接收用來計算比較值的一系列回撥，按順序依次呼叫回撥方法，兩兩一組分別做比較：

• 如果值不同，則返回比較結果
• 如果相同，則繼續呼叫下一個
• 如果沒有更多的回撥來呼叫，則返回0

這些回撥函式可以像lambda一樣傳遞，或者像這裡做的一樣，作為屬性引用傳遞。

四、集合與區間的約定

處理集合最常見的操作包含兩種：

• 通過下標來獲取和設定元素，使用語法a[b]，稱為 下標運算子。
• 檢查元素是否屬於當前集合，使用in運算子。

4.1 通過下標來訪問元素：get 和 set

在Kotlin中，下標運算子是一種約定，使用下標運算子讀取元素會被轉換為get運算子方法的呼叫，並且寫入元素將呼叫set，下面我們為Point類新增類似的方法：

get的引數可以是任何型別，而不止是Int，例如，當你對map使用下標運算子時，引數型別是鍵的型別，它可以是任意型別。還可以定義具有多個引數的get方法，例如如果要實現一個類來表示二維陣列或矩陣，你可以定義一個方法，例如operator fun get(rowIndex : Int, colIndex : Int)，然後用matrix[row, col]來呼叫。

下面，我們再來看一下set的約定方法：

執行結果為：

定義set函式後，就可以在賦值語句中使用下標運算子，set的最後一個引數用來接收賦值語句中（等號）右邊的值，其他引數作為方括號內的下標。

4.2 in 的約定

集合支援的另一個運算子是in運算子，用於檢查某個物件是否屬於集合，相應的函式叫做contains，下面的例子用於判斷某個點是否處於矩形範圍之內：

執行結果為：

4.3 rangeTo 的約定

要建立一個區間時，使用的是..語法，例如1..10代表所有從1到10的數字，..運算子是呼叫rangeTo函式的一個簡潔方法。rangeTo返回一個區間，你可以為自己的類定義這個運算子，但是，如果該類實現了Comparable介面，那麼就不需要了，你可以通過Kotlin標準庫建立一個任意可比較元素的區間，這個庫定義了可以用於任何可比較元素的rangeTo函式

operator fun <T : Comparable<T>> T.rangeTo(that : T) : ClosedRange<T>
複製程式碼

這個函式返回一個區間ClosedRanged，可以用來檢測其它一些元素是否屬於它。

作為例子，我們用LocalData來構建一個日期的區間：

執行結果為：

上面的now..now.plusDays(10)將會被編譯器轉換為now.rangeTo(now.plusDays(10))，它並不是LocalDate的成員函式，而是Comparable的一個擴充套件函式。

4.4 在 "for" 迴圈中使用 "iterator" 的約定

在for迴圈中使用in運算子表示 執行迭代操作，諸如for(x in list) { }將被轉換成list.iterator()的呼叫，然後在上面重複呼叫hasNext和next方法。

執行結果為：

上面用到了 Kotlin 知識梳理(4) - 資料類、類委託 及 object 關鍵字 中介紹的通過object來實現匿名內部類的知識。

五、解構宣告和元件函式

解構宣告的功能允許你展開單個複合值，並使用它來初始化多個單獨的變數。它再次用到了約定的原理，要在解構宣告中初始化每個變數，將呼叫名為componentN的函式，其中N是宣告中變數的位置。

對於資料類，編譯器為每個在主構造方法中宣告的屬性生成一個componentN函式，下面的例子顯示瞭如何手動為非資料類宣告這些功能：

執行結果為：

解構宣告主要使用場景之一，是從一個函式返回多個值，這個非常有用。如果要這樣做，可以定義一個資料類來儲存返回所需的值，並將它作為函式的返回型別。在呼叫函式之後，可以用解構宣告的方式，來輕鬆的展開它，使用其中的值。

解構宣告不僅可以用作函式中的頂層語句，還可以用在其他可以宣告變數的地方，例如使用in迴圈來列舉map中的條目：

執行結果為：

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