Swift 運算符操作完全指南：重載、自定義、優先級與結合性

運算符重載基礎

Swift 允許對現有運算符重載，也可自定義新運算符。重載本質是定義全局函數，函數名為運算符符號。

基本運算符重載

// 系統內置：Int + Int
func +(left: Int, right: Int) -> Int { return left + right }

// 自定義：Int + Double
func +(left: Int, right: Double) -> Double {
    return Double(left) + right
}

// 數組追加元素
func +(var left: [T], right: T) -> [T] {
    left.append(right)
    return left
}
// 注意：Swift 不支持重載賦值運算符 =

前綴/後綴運算符

• 前綴：運算符在操作數前（++i），需 prefix 關鍵字。
• 後綴：運算符在操作數後（i++），需 postfix 關鍵字。

prefix func ++(array: inout [T]) -> [T] {
    array.append(array.last!)
    return array
}

postfix func --(array: inout [T]) -> [T] {
    array.removeLast()
    return array
}

var arr = ["iOS", "Android", "WP"]
print(++arr) // ["iOS", "Android", "WP", "WP"]

複合賦值運算符

如 +=、-=。第一參數需 inout。

func +=(left: inout [T], right: T) {
    left.append(right)
}
var list = ["iOS", "Android"]
list += "WP" // ["iOS", "Android", "WP"]

比較運算符與協議

自定義類型支持比較，需：

1. 遵守 Equatable（實現 ==）和 Comparable（實現 <）。
2. 實現 == 和 <，Swift 自動合成 !=、<=、>、>=。

struct Rect: Equatable, Comparable {
    var w: Double, h: Double
    static func ==(lhs: Rect, rhs: Rect) -> Bool {
        return lhs.w * lhs.h == rhs.w * rhs.h
    }
    static func <(lhs: Rect, rhs: Rect) -> Bool {
        return lhs.w * lhs.h < rhs.w * rhs.h
    }
}

let r1 = Rect(w: 5, h: 4)  // 面積 20
let r2 = Rect(w: 2, h: 8)  // 面積 16
print(r1 < r2) // false
print(r1 > r2) // true (自動合成)

自定義運算符：聲明與實現

聲明語法

prefix operator 運算符名
infix operator 運算符名 { associativity left/right/none precedence 100 }
postfix operator 運算符名

• prefix：單目前綴
• infix：雙目中綴（最常用）
• postfix：單目後綴
• associativity：左結合/右結合/無結合
• precedence：優先級（默認 100，乘除 150，加減 140）

實例：乘方運算符 **

infix operator ** { associativity left precedence 160 } // 優先級高於乘除

func **(base: Int, exponent: Int) -> Int {
    var result = 1
    for _ in 1...exponent { result *= base }
    return result
}

let a = 5, b = 3
print("\(a) 的 \(b) 次方為: \(a ** b)") // 125

優先級與結合性實戰

表達式：20 + 10 - 5 * 5 ** 2 - 30
若 ** 優先級 160（高於 * 150），則先算 5 ** 2 = 25，再算 5 * 25 = 125。
若 ** 優先級 140（同加減），左結合則 (20+10-5) * 5 ** 2 ... 結果完全不同。
正確設置優先級和結合性，是自定義運算符正確工作的關鍵。

總結

Swift 運算符系統極具擴展性：

1. 重載現有運算符：定義全局函數，參數用 inout 修飾可變參數。
2. 前綴/後綴：加 prefix/postfix。
3. 複合賦值：第一參數 inout。
4. 比較運算符：遵守 Equatable + Comparable，只實現 == 和 <。
5. 自定義運算符：聲明 infix/prefix/postfix + 結合性 + 優先級，再實現函數。

善用運算符重載可編寫極具表達力的 DSL 風格代碼，但濫用會降低可讀性，建議僅在數學、領域建模等場景使用。