【Scala类型系统】隐式转换与隐式参数

隐式转换

隐式转换是使用implicit修饰的带有单个参数的普通函数。这种函数将自动应用,将值从一种类型转换为另一种类型。
举例说明:

我们想将整数n转换为分数n/1,
定义implicit def int2Fraction(n: Int) = Fraction(n, 1)
在进行如下表达式求值的时候:
val result = 3 * Fraction(4, 5)
编译器将调用int2Fraction(3),将整数转换成一个Fraction对象,然后按照Fraction类的*方法定义来进行计算。

隐式转换可以为现有的类库添加功能:

我们想为java.io.File类添加一个read方法来读取文件
在Scala中,可以定义一个类型来提供read或你想要的功能:

class RichFile(val from: File) {
  def read = Source.fromFile(from.getPath).mkString
}

然后再提供一个隐式转换来将原来的File类型转换到新定义的类型:

implicit def file2RichFile(from: File) = new RichFile(from)

这样就可以在File对象上调用read方法了,它被隐式转换为一个RichFile对象。

隐式转换的规则

作用域规则

隐式转换函数的可用位置:

  1. 位于源或目标类型的伴生对象中的隐式函数
  1. 位于当前作用域可以以单个标识符指代的隐式函数

假如隐式函数放在了Conversions对象中,而这个对象位于com.xxx.yyy包,那么引入语句应该是:import com.xxx.yyy.Conversions._

无歧义规则

隐式转换的应用场景:

  • 当表达式的类型与预期的类型不同时:
    比如sqrt(Fraction(1, 4))中,sqrt期望一个Double的参数,编译器会调用类似fraction2Double的隐式函数来将Fraction对象转换为Double对象。
  • 当对象访问一个不存在的成员时:
    比如new File("README").read中,File没有read方法,编译器会调用file2RichFile,然后调用RichFile中定义的read方法。
  • 当对象调用某个方法,而该方法的参数声明与传入参数不匹配时:
    比如3 * Fraction(4, 5)中,Int类的*方法不接收Fraction作为参数,编译器会调用int2Fraction进行隐式转换。

编译器不会使用隐式转换的情况:

  • 如果代码能够不适用隐式转换的前提下通过编译,则不会使用隐式转换。
  • 编译器不会尝试同时执行多个转换,所以隐式转换是单一调用的。
  • 存在二义性的转换是错误的,编译器将会报错。

隐式参数

函数或方法可以带有一个标记为implicit的参数列表。该情况下,编译器会查找缺省值,提供给该函数或方法。
比如:

case class Delimiters(left: String, right: String)

def quote(what: String)(implicit delims: Delimiters) =
  delims.left + what + delims.right

implicit val quoteDelimiters = Delimiters("<<", ">>")

当我们调用quote("Scala Programming")时,编译器会查找一个类型为Delimiters的隐式值,输出<<Scala Programming>>

编译器的查找位置:

  • 当前作用域所有可用单个标识符指代的满足类型要求的val和def
  • 与所要求类型相关联的类型的繁盛对象。相关联的类型包括所要求类型本身,以及它的类型参数。

利用隐式参数进行隐式转换

我们提供一个泛型函数来得到相对小的值:
def smaller[T](a: T, b: T) = if (a < b) a else b
这里由于我们并不知道a和b的类型是否有<操作符,所以编译器不会通过。
解决办法是添加一个隐式参数order来指代一个转换函数:

def smaller(a: T, b: T)(implicit order: T => Ordered[T])
  = if(order(a) < b) a else b

由于Ordered[T]特质中有一个接受T作为参数的<方法,所以编译器将在编译时知道T,并且从而判决是否T => Ordered[T]类型的隐式定义存在于作用域中。
这样,才可以调用smaller(40, 2)或者smaller("AA", "BB")
注意,order是一个带有单个参数的函数,被打上了implicit标签,所以它不仅是一个隐式参数,也是一个隐式转换。那么,我们可以在函数体重省略order的显示调用。

def smaller[T](a: T, b: T)(implicit order: T => Ordered[T])
  = if (a < b) a else b

因为a没有带<的方法,那么会调用order(a)进行转换。

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