Kotlin 中的运算符重载在 class 文件中是如何实现的？（第一部分）

`Kotlin` 中的运算符重载在 `class` 文件中是如何实现的？

结论

以 + 这个二元运算符为例，

如果 kotlin 代码有 operator fun plus(...) 这样的方法定义，那么 class 文件中会有对应的 plus 方法出现。
反之，如果 class 文件中有签名正确的 plus 方法（即使这个方法是通过编译 java 代码而生成的），那么 kotlin 也可以将其视为运算符重载

代码

我们用以下代码来进行探索，请将其保存为 Vector.kt

kotlin 复制代码

data class Vector(val x: Double, val y: Double) {
  operator fun plus(other: Vector): Vector {
    return Vector(x + other.x, y + other.y)
  }
}

fun main(args: Array<String>) {
  val v1 = Vector(1.0, 0.0)
  val v2 = Vector(0.0, 1.0)
  val sum = v1 + v2
  println("The sum is: $sum")
}

用 kotlinc Vector.kt 命令编译之后，会生成 Vector.class 和 VectorKt.class。在 Intellij IDEA 中使用 Show Kotlin Bytecode 功能可以看到这两个 class 文件的内容。通过对比以下两者，会发现 kotlin 代码中的 v1 + v2 和 java 文件里的 v1.plus(v2) 是对应的。

Vector.kt
对 VectorKt.class 进行 decompile 操作而得到的 java 文件

这么说来 Vector.class 中应该有名为 plus 的方法。对 Vector.class 进行 decompile 操作后，会得到一个 java 文件，在这个 java 文件中可以找到一个名为 plus 的方法。

看起来 kotlin 代码中重载的运算符在 class 文件中会变成普通的方法（例如 kotlin 里重载的 + 操作，在 class 文件中会转化为名为 plus 的方法）。

如果上述猜测成立的话，即使我们用 java 代码定义 plus 方法，kotlin 代码应该也可以把它当作运算符重载来处理。

我们写一点 java 代码来验证一下。下面定义了一个简单的复数类，其中有一个 plus 方法，可以将两个复数相加（请将下方的 java 代码保存为 ComplexNumber.java）。

java 复制代码

public class ComplexNumber {
  private double r;
  private double i;

  public ComplexNumber(double r, double i) {
    this.r = r;
    this.i = i;
  }

  public double getR() {
    return r;
  }

  public double getI() {
    return i;
  }

  public ComplexNumber plus(ComplexNumber another) {
    return new ComplexNumber(this.r + another.r, this.i + another.i);
  }
}

然后再通过以下的 kotlin 代码来使用上面的复数类（请将下方的 kotlin 代码保存为 A.kt）

kotlin 复制代码

fun main(args: Array<String>) {
  val cn1 = ComplexNumber(1.0, 1.0)
  val cn2 = ComplexNumber(1.0, 1.0)
  val sum = cn1 + cn2
  println("r is: ${sum.r}")
  println("i is: ${sum.i}")
}

以下命令可以编译 ComplexNumber.java 和 A.kt，以及运行 A.kt 中的 main 方法。

bash 复制代码

javac -g -parameters ComplexNumber.java
kotlinc -cp . A.kt
kotlin AKt

运行结果如下 ⬇️

运行结果符合预期。

不过上面的描述毕竟只是猜测，有没有比较可靠的文档呢？

Operator overloading 一文中的 Arithmetic operators 小节提到

看来 +/-/*///%/../..< 这几个 operator 都会被 compiler 转化为对应的方法调用（对应的具体方法请参考上图）。

另外，我在 Calling Java from Kotlin 一文的 Operators 小节中找到到了如下的内容

可见，如果在 java 中定义好 plus/minus/times/div 等方法，然后从 kotlin 代码中以运算符重载的方式去调用这些方法是可行的。

参考资料

kotlinlang.org/ 网站关于以下内容的介绍