Kotlin 操作符重载

Kotlin 的‌操作符重载 ‌机制允许开发者通过预定义函数名和 operator 修饰符，为自定义类型赋予与内置类型相似的操作符行为。以下是核心要点和示例：

一、操作符重载的实现方式

‌成员函数重载 ‌

在类内部声明特定名称的成员函数并标记 operator：

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data class Point(val x: Int, val y: Int) {
    operator fun plus(other: Point) = Point(x + other.x, y + other.y)  // + 操作符 ‌:ml-citation{ref="2,4" data="citationList"}
}
val p1 = Point(1, 2)
val p2 = Point(3, 4)
println(p1 + p2)  // 输出: Point(x=4, y=6)

‌扩展函数重载 ‌

为现有类添加操作符行为（无需修改原类）：

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operator fun Point.minus(other: Point) = Point(x - other.x, y - other.y)  // - 操作符 ‌:ml-citation{ref="4,7" data="citationList"}
println(p2 - p1)  // 输出: Point(x=2, y=2)

二、常见操作符与对应函数

操作符类型	操作符示例	对应函数名	说明
‌算术操作符‌	`+`, `-`, `*`	`plus`, `minus`, `times`	优先级遵循数学规则（如 `*` 优先于 `+`）‌34
‌比较操作符‌	`==`, `>`, `<`	`equals`, `compareTo`	`==` 调用 `equals`，`>` 和 `<` 依赖 `compareTo` ‌68
‌索引操作符‌	`[]`, `[]=`	`get`, `set`	允许类似数组的访问和修改 ‌34
‌调用操作符‌	`()`	`invoke`	使对象可像函数一样调用 ‌37
‌一元操作符‌	`+a`, `-a`, `!`	`unaryPlus`, `unaryMinus`, `not`	作用于单操作数 ‌16

三、示例与应用场景

1. 自定义向量运算

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data class Vector(val x: Int, val y: Int) {
    operator fun times(scalar: Int) = Vector(x * scalar, y * scalar)  // * 操作符 ‌:ml-citation{ref="2,4" data="citationList"}
}
val v = Vector(2, 3)
println(v * 5)  // 输出: Vector(x=10, y=15)

2. 集合扩展操作

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operator fun List<Int>.get(indexes: IntRange): List<Int> {  // 重载 [] 支持范围索引 ‌:ml-citation{ref="3,7" data="citationList"}
    return this.slice(indexes)
}
val list = listOf(1, 2, 3, 4, 5)
println(list[1..3])  // 输出: [2, 3, 4]

3. 自定义比较逻辑

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class Student(val score: Int) {
    operator fun compareTo(other: Student) = score.compareTo(other.score)  // > 和 < 操作符 ‌:ml-citation{ref="6,8" data="citationList"}
}
val s1 = Student(85)
val s2 = Student(90)
println(s1 < s2)  // 输出: true

四、注意事项

‌函数签名必须匹配 ‌
操作符函数的参数和返回类型需严格符合约定（如 plus 需返回新对象）‌14。
‌避免滥用 ‌
过度重载可能降低代码可读性（如用 + 表示非加法操作）‌26。
‌不可修改原对象 ‌
一元操作符（如 inc()）应返回新实例，而非修改原对象 ‌68。

五、与 Java 的对比

特性	Kotlin 操作符重载	Java 实现方式
‌语法简洁性‌	通过 `operator` 关键字直接支持	需手动实现特定方法（如 `add` 方法）
‌扩展性‌	支持扩展函数重载	仅能通过类内部方法重载
‌操作符范围‌	覆盖更广（如 `invoke`）	有限支持（如 `+` 仅限字符串拼接）

通过合理使用操作符重载，可显著提升代码表达力，但需遵循语义明确的原则