29.2. 溢出运算符

当向一个整数类型的常量或者变量赋予超过它容量的值时，Swift 默认会报错，而不是允许生成一个无效的数。这个行为为我们在运算过大或者过小的数时提供了额外的安全性。

例如，Int16 型整数能容纳的有符号整数范围是 -32768 到 32767。当为一个 Int16 类型的变量或常量赋予的值超过这个范围时，系统就会报错：

var potentialOverflow = Int16.max
// potentialOverflow 的值是 32767，这是 Int16 能容纳的最大整数
potentialOverflow += 1
// 这里会报错

在赋值时为过大或者过小的情况提供错误处理，能让我们在处理边界值时更加灵活。

然而，当你希望的时候也可以选择让系统在数值溢出的时候采取截断处理，而非报错。Swift 提供的三个溢出运算符来让系统支持整数溢出运算。这些运算符都是以 & 开头的：

数值有可能出现上溢或者下溢。

这个示例演示了当我们对一个无符号整数使用溢出加法（&+）进行上溢运算时会发生什么：

var unsignedOverflow = UInt8.max
// unsignedOverflow 等于 UInt8 所能容纳的最大整数 255
unsignedOverflow = unsignedOverflow &+ 1
// 此时 unsignedOverflow 等于 0

unsignedOverflow 被初始化为 UInt8 所能容纳的最大整数（255，以二进制表示即 11111111）。然后使用溢出加法运算符（&+）对其进行加 1 运算。这使得它的二进制表示正好超出 UInt8 所能容纳的位数，也就导致了数值的溢出，如下图所示。数值溢出后，仍然留在 UInt8 边界内的值是 00000000，也就是十进制数值的 0。

当允许对一个无符号整数进行下溢运算时也会产生类似的情况。这里有一个使用溢出减法运算符（&-）的例子：

var unsignedOverflow = UInt8.min
// unsignedOverflow 等于 UInt8 所能容纳的最小整数 0
unsignedOverflow = unsignedOverflow &- 1
// 此时 unsignedOverflow 等于 255

UInt8 型整数能容纳的最小值是 0，以二进制表示即 00000000。当使用溢出减法运算符对其进行减 1 运算时，数值会产生下溢并被截断为 11111111， 也就是十进制数值的 255。

溢出也会发生在有符号整型上。针对有符号整型的所有溢出加法或者减法运算都是按位运算的方式执行的，符号位也需要参与计算，正如 按位左移、右移运算符 所描述的。

var signedOverflow = Int8.min
// signedOverflow 等于 Int8 所能容纳的最小整数 -128
signedOverflow = signedOverflow &- 1
// 此时 signedOverflow 等于 127

Int8 型整数能容纳的最小值是 -128，以二进制表示即 10000000。当使用溢出减法运算符对其进行减 1 运算时，符号位被翻转，得到二进制数值 01111111，也就是十进制数值的 127，这个值也是 Int8 型整数所能容纳的最大值。

对于无符号与有符号整型数值来说，当出现上溢时，它们会从数值所能容纳的最大数变成最小数。同样地，当发生下溢时，它们会从所能容纳的最小数变成最大数。