Swift 高级运算符与构建器语法

Swift 中，位运算符、溢出控制、自定义运算、构建器语法（Result Builders）的实现与应用。

位运算符#

位运算符允许直接操作数据的二进制位，常用于底层编程（如硬件交互或数据编码）。Swift支持所有C语言的位运算符，并优化了行为特性。

按位取反（~）
反转所有二进制位，0变1，1变0。

let initialBits: UInt8 = 0b00001111
let invertedBits = ~initialBits  // 结果：0b11110000（十进制240）

按位与（&）和或（|）

&：仅当两数对应位均为1时结果为1。

let firstSixBits: UInt8 = 0b11111100
let lastSixBits: UInt8 = 0b00111111
let middleFourBits = firstSixBits & lastSixBits  // 结果：0b00111100（十进制60）

|：任意一数对应位为1时结果为1。

let someBits: UInt8 = 0b10110010
let moreBits: UInt8 = 0b01011110
let combinedBits = someBits | moreBits  // 结果：0b11111110（十进制254）

按位异或（^）
对应位不同时结果为1，相同时为0。

let firstBits: UInt8 = 0b00010100
let otherBits: UInt8 = 0b00000101
let outputBits = firstBits ^ otherBits  // 结果：0b00010001（十进制17）

位移运算符（<< 和 >>）
用于数值的快速乘除运算，支持无符号数的逻辑位移和有符号数的算术位移。

let shiftBits: UInt8 = 4  // 0b00000100
shiftBits << 2  // 左移两位得0b00010000（16）
shiftBits >> 1  // 右移一位得0b00000010（2）

溢出运算符#

Swift默认禁止算术溢出，但可通过溢出运算符（如&+, &-, &*）主动触发溢出行为。

var unsignedOverflow = UInt8.max  // 255（二进制11111111）
unsignedOverflow &+ 1            // 溢出后归零（0）
var signedOverflow = Int8.min    // -128（二进制10000000）
signedOverflow &- 1              // 溢出后变为127（01111111）

应用场景：加密算法、循环缓冲区等需要显式处理溢出的场景。

自定义运算符#

Swift允许重载现有运算符或定义全新的运算符，支持中缀（infix）、前缀（prefix）、**后缀（postfix）**形式。

运算符重载示例
为自定义类型Vector2D实现加法：

struct Vector2D { var x, y: Double }
extension Vector2D {
    static func + (left: Vector2D, right: Vector2D) -> Vector2D {
        return Vector2D(x: left.x + right.x, y: left.y + right.y)
    }
}
let combinedVector = Vector2D(x: 3, y: 1) + Vector2D(x: 2, y: 4)  // (5.0, 5.0)

定义全新运算符
创建中缀运算符+-，并指定优先级组：

infix operator +-: AdditionPrecedence
extension Vector2D {
    static func +- (left: Vector2D, right: Vector2D) -> Vector2D {
        return Vector2D(x: left.x + right.x, y: left.y - right.y)
    }
}

构建器语法（Result Builders）#

通过@resultBuilder可创建领域特定语言（DSL），简化嵌套结构的生成（如HTML、UI布局）。

实现绘图构建器：

@resultBuilder
struct DrawingBuilder {
    static func buildBlock(_ components: Drawable...) -> Drawable {
        Line(elements: components)
    }
    static func buildEither(first: Drawable) -> Drawable { first }
    static func buildEither(second: Drawable) -> Drawable { second }
}

func draw(@DrawingBuilder content: () -> Drawable) -> Drawable { content() }

// 使用构建器生成动态内容
let greeting = draw {
    Stars(length: 3)
    Text("Hello")
    if let name = name { Text(name) } else { Text("World") }
}

关键方法：

buildBlock：组合多个元素。
buildEither：支持条件分支（如if-else）。
buildArray：支持循环（如for）。

运算符优先级与结合性#

Swift的运算符优先级规则与C类似，但更简洁明确。自定义中缀运算符需指定优先级组以避免歧义：

infix operator ^^: MultiplicationPrecedence  // 优先级同乘除法