如何使我的求幂运算符适用于Swift中的所有数字类型？

Question

我在Swift中创建了一个^^运算符.如何使其像所有其他运算符一样使用Integers和Doubles？

infix operator ^^ { }
func ^^ (number:Int, power: Int) -> Int {
    var result = power > 0 ? number : 0
    if power > 1 { for x in 1..<power { result *= number } }
    return result
}

Answer 1

这是一个更加类型安全的实现,使用运算符重载.对于整数类型,您可以定义^^为

infix operator ^^ { associativity left precedence 170 }

func ^^<T : IntegerType, U : IntegerType> (base: T, var power: U) -> T {

    if power < 0 { return 0 }

    var result : T = 1
    var square : T = base

    if power > 0 {
        if power % 2 == 1 { result *= square }
        power /= 2
    }
    while power > 0 {
        square *= square
        if power % 2 == 1 { result *= square }
        power /= 2
    }

    return result
}

(我选择了一种更有效的变体,称为"通过重复的平方和乘法取幂".)

对于浮点类型,定义一个协议,涵盖可以转换为的所有类型Double:

protocol DoubleConvertible {
    init(_ value: Double)
    var doubleValue : Double { get }
}

并作出Float,Double并CGFloat符合该协议:

extension Double : DoubleConvertible {
    var doubleValue : Double { return self }
}

extension Float : DoubleConvertible {
    var doubleValue : Double { return Double(self) }
}

extension CGFloat : DoubleConvertible {
    var doubleValue : Double { return Double(self) }
}

现在浮点指数可以简单地定义为

func ^^<T : DoubleConvertible, U:DoubleConvertible> (base: T, power: U) -> T {

    return T(pow(base.doubleValue, power.doubleValue))
}

例子:

let x1 = 2^^3               // Int
let x2 = UInt64(2)^^3       // UInt64 
let x3 = 2.0 ^^ 3           // Double
let x4 = Float(2.0) ^^ 3    // Float
let x5 = "a" ^^ "b"         // Compiler error

Swift 4的更新:

IntegerType已成为BinaryInteger(SE-0104面向协议的整数)和声明运算符的语法已更改(SE-0077改进的运算符声明.)

以下是带Int指数的所有整数和浮点数的实现:

precedencegroup ExponentiationPrecedence { associativity: right higherThan: MultiplicationPrecedence }
infix operator ^^: ExponentiationPrecedence

func ^^<T : BinaryInteger>(base: T, power: Int) -> T {
    if power < 0 { return 0 }
    var power = power
    var result: T = 1
    var square = base

    if power > 0 {
        if power % 2 == 1 { result *= square }
        power /= 2
    }
    while power > 0 {
        square *= square
        if power % 2 == 1 { result *= square }
        power /= 2
    }
    return result
}

func ^^(base: Float, power: Int) -> Float {
    return pow(base, Float(power))
}

func ^^(base: Double, power: Int) -> Double {
    return pow(base, Double(power))
}

func ^^(base: CGFloat, power: Int) -> CGFloat {
    return pow(base, CGFloat(power))
}

例子:

let x1 = 2^^3            // Int
let x2 = UInt64(2)^^3    // UInt64
let x3 = 2.0 ^^ -3       // Double
let x4 = Float(2.0) ^^ 3 // Float
// let x6 = "a" ^^ 5      // Compiler error

有关 Swift 4中引入的新协议层次结构,请参阅SE-0104面向协议的整数.