Rust运算符重载：让类型更灵活优雅

宫崎骏风-多弗朗明哥-柯拉松

定义

在 Rust 中，运算符重载是一种特性，允许为自定义类型定义运算符的行为。可以为自定义类型定义加法、减法、乘法、除法等运算符的行为

示例

下面是一个使用 + 运算符的例子

use std::ops::Add;

#[derive(Debug)]
struct Point {
    x: i32,
    y: i32,
}

impl Add for Point {
    type Output = Point;

    fn add(self, other: Point) -> Point {
        Point {
            x: self.x + other.x,
            y: self.y + other.y,
        }
    }
}

fn main() {
    let p1 = Point { x: 1, y: 2 };
    let p2 = Point { x: 3, y: 4 };

    let p3 = p1 + p2;

    println!("{:?}", p3);
}

main() 运行的结果结果为

Point { x: 4, y: 6 }

上面代码示例中首先定义了一个 Point 结构体，然后为 Point 结构体实现了 Add trait，这样就可以使用 + 运算符来对 Point 结构体进行加法运算

因为 Add trait 有一个关联类型 Output，这个关联类型定义了加法运算的结果类型。当为自定义类型实现 Add trait 时，这时需要为 Output 类型指定一个具体的类型，也就是 Point 结构体

在 Rust 中，表达式 a + b 实际上是 a.add(b) 的简写形式，也就是对标准库中 std::ops::Add 特型的 add 方法的调用。Rust 的标准数值类型都实现了 std::ops::Add

还有一些类似的特型(trait)覆盖了其他运算符：a * b 是 a.mul(b) 的简写形式，也就是对 std::ops::Mul 特型的 mul 方法的调用，std::ops::Neg 实现了前缀取负运算符 -，等等

汇总表

下面是运算符重载的特型(trait)汇总表

类别	特型	运算符
一元运算符	std::ops::Neg std::ops::Not	-x !x
算术运算符	std::ops::Add std::ops::Sub std::ops::Mul std::ops::Div std::ops::Rem	x + y x - y x * y x / y x % y
按位运算符	std::ops::BitAnd std::ops::BitOr std::ops::BitXor std::ops::Shl std::ops::Shr	x & y x 竖线 y x ^ y x << y x >> y
复合赋值算术运算符	std::ops::AddAssign std::ops::SubAssign std::ops::MulAssign std::ops::DivAssign std::ops::RemAssign	x += y x -= y x *= y x /= y x %= y
复合赋值按位运算符	std::ops::BitAndAssign std::ops::BitOrAssign std::ops::BitXorAssign std::ops::ShlAssign std::ops::ShrAssign	x &= y x 竖线= y x ^= y x <<= y x >>= y
比较	std::cmp::PartialEq std::cmp::PartialOrd	x == y、x != y x < y、x <= y、x > y、x >= y
索引	std::ops::Index std::ops::IndexMut	x[y]、&x[y] x[y] = z、&mut x[y]

提示

由于 | 在当前Markdown解析器中预览效果显示的格式有问题，表格中使用中文 竖线 进行了替代

其他运算符

并非所有运算符都可以在 Rust 中重载。从 Rust 1.50 开始，错误检查运算符 ? 仅适用于 Result 值和 Option 值，不过 Rust 也在努力将其扩展到用户定义类型。同样，逻辑运算符 && 和 || 仅限于 bool 值。.. 运算符和 ..= 运算符总会创建一个表示范围边界的结构体，& 运算符总是会借用引用，= 运算符总是会移动值或复制值。它们都不能重载

解引用运算符 *val 和用于访问字段和调用方法的点运算符（如 val.field 和 val.method()）可以用 Deref 特型和 DerefMut 特型进行重载

Rust 不支持重载函数调用运算符 f(x)。当需要一个可调用的值时，通常只需编写一个闭包即可

注意

虽然运算符重载可以让你的代码更加简洁和易读，但是过度使用运算符重载可能会使代码变得难以理解。因此，应该谨慎使用运算符重载

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