隱式轉(zhuǎn)換和隱式參數(shù)

• 如果使用別人的代碼庫(kù)华匾，無(wú)法進(jìn)行修改，Scala進(jìn)行擴(kuò)展的方法是隱式轉(zhuǎn)換和隱式參數(shù)。允許省略掉冗余且明顯的細(xì)節(jié)。

隱式轉(zhuǎn)換

• 隱式轉(zhuǎn)換通常在兩個(gè)開(kāi)發(fā)完全不知道對(duì)方存在的軟件或類庫(kù)時(shí)非常有用肉盹。如果雙方都描述了同一樣概念，隱式轉(zhuǎn)換可以減少?gòu)囊粋€(gè)類型顯式轉(zhuǎn)換成另一個(gè)類型的需要疹尾。

隱式規(guī)則

• 1. 隱式定義指的是那些我們?cè)试S編譯器插入程序以解決類型錯(cuò)誤的定義上忍。如果x + y不能通過(guò)編譯，編譯器可能會(huì)改為convert(x) + y纳本，其中convert是某種可用的隱式轉(zhuǎn)換窍蓝，如果convert(x)的對(duì)象支持+動(dòng)作，那么這個(gè)改動(dòng)就可能修復(fù)程序繁成，讓它通過(guò)類型檢查并正確運(yùn)行吓笙。如果convert真的是某種簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換函數(shù)，可以不顯式地寫出這個(gè)方法巾腕。
• 2. 隱式轉(zhuǎn)換受如下規(guī)則的約束：
  • 1. 標(biāo)記規(guī)則：只有標(biāo)記為implicit的定義才可用面睛。implicit用來(lái)標(biāo)記哪些聲明可被編譯器用作隱式定義。編譯器只會(huì)從那些顯式標(biāo)記為implicit的定義中選擇祠墅。
  • 2. 作用域規(guī)則：被插入的隱式轉(zhuǎn)換必須是當(dāng)前作用域的單個(gè)標(biāo)識(shí)符侮穿，而且跟隱式轉(zhuǎn)換的源類型或者目標(biāo)類型有關(guān)聯(lián)歌径。必須將隱式轉(zhuǎn)換引入到當(dāng)前作用域才能使得它們可用毁嗦，例如，編譯器不會(huì)引入varaiable.convert這種語(yǔ)法回铛，必須要引入它狗准，使其成為單個(gè)標(biāo)識(shí)符克锣。
    • 2.1. 編譯器會(huì)在隱式轉(zhuǎn)換的源類型或目標(biāo)類型的伴生對(duì)象中查找隱式定義。例如嘗試將Dollar對(duì)象傳遞給一個(gè)接收Euro的函數(shù)腔长，編譯器會(huì)在Dollar和Euro的伴生對(duì)象中尋找隱式轉(zhuǎn)換袭祟。在伴生對(duì)象中定義的隱式轉(zhuǎn)換可以不引入直接使用。就是隱式定義是在當(dāng)前作用域有效的捞附，而不是全部有效巾乳。
  • 3. 每次一個(gè)規(guī)則：每次只能有一個(gè)隱式定義被插入。
  • 4. 顯式優(yōu)先原則：只要代碼按照編寫的樣子能夠通過(guò)類型檢查鸟召，就不會(huì)啟動(dòng)隱式轉(zhuǎn)換让禀。
• 3. 命名一個(gè)隱式轉(zhuǎn)換：隱式轉(zhuǎn)換可以使用任何名稱拂铡，名稱并不重要，只有在顯式引入該轉(zhuǎn)換的時(shí)候使用以及決定在程序的某個(gè)位置都有哪些隱式轉(zhuǎn)換可用時(shí)用到。例如弊添，在一個(gè)對(duì)象中有兩個(gè)隱式轉(zhuǎn)換，intToString裙顽，StringToStringWrapper蛙婴，如果只想將String轉(zhuǎn)換為StringWrapper，而不想將Int轉(zhuǎn)換為String舔糖，可以只引入第二個(gè)隱式轉(zhuǎn)換娱两。
• 4.嘗試隱式轉(zhuǎn)換的地方：1.轉(zhuǎn)換到一個(gè)預(yù)期的類型；2.對(duì)某個(gè)選擇接收端的轉(zhuǎn)換金吗；3.隱式參數(shù)

A. 隱式轉(zhuǎn)換到一個(gè)預(yù)期的類型

• 當(dāng)編譯器發(fā)現(xiàn)X而需要Y的時(shí)候谷婆，查找能夠?qū)?code>X轉(zhuǎn)換為Y的隱式轉(zhuǎn)換。注意隱式轉(zhuǎn)換的引入需要在使用之前辽聊，不然編譯器不會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)隱式轉(zhuǎn)換纪挎。

  scala> val i: Int = 3.5
  <console>:7: error: type mismatch;
  scala> implicit def doubleToInt(x: Double) = x.toInt
  doubleToInt: (x: Double)Int //這個(gè)隱式轉(zhuǎn)換需要放在定義語(yǔ)句之前。
  

  doubleToInt是單個(gè)標(biāo)識(shí)符跟匆，如果不是定義在當(dāng)前作用域中异袄，可以使用import或者extend或者with特質(zhì)來(lái)導(dǎo)入。類似Double轉(zhuǎn)向Int這種通用類型轉(zhuǎn)向受限類型的轉(zhuǎn)換會(huì)丟失精度玛臂，但是反方向的轉(zhuǎn)換是定義得通的烤蜕，需要自己定義。在Predef中有從Int到Double的轉(zhuǎn)換迹冤。

B. 轉(zhuǎn)換接收端

• 隱式轉(zhuǎn)換還能應(yīng)用關(guān)于方法調(diào)用的接收端讽营，也就是方法被調(diào)用的那個(gè)對(duì)象。

• 這個(gè)隱式轉(zhuǎn)換主要有兩種用途泡徙，1.接收端轉(zhuǎn)換允許我們更平滑地將新類繼承到已有的類繼承關(guān)系圖譜中橱鹏，2.支持在語(yǔ)言中編寫領(lǐng)域特定語(yǔ)言(DSL)。假如寫下obj.doIt，但是obj中并不存在名為doIt的成員莉兰，編譯器會(huì)在放棄之前嘗試插入轉(zhuǎn)換挑围。在本例中，這個(gè)轉(zhuǎn)換需要應(yīng)用于接收端糖荒，也就是obj杉辙，編譯器會(huì)尋找obj到預(yù)期類型的轉(zhuǎn)換，這個(gè)預(yù)期類型中擁有名為doIt的成員捶朵。

  1. 與新類型互操作

  • 接收端轉(zhuǎn)換的一個(gè)主要用途是讓新類型和已有類型的集成更順滑蜘矢。可以讓客戶端的代碼不改變综看，就像是在使用新類型一樣硼端。1 + new Rational(3,4) 可插入一個(gè)隱式轉(zhuǎn)換，最后變成intToRational(1) + new Rational(3,4)寓搬，完美解決Int類型中沒(méi)有+(rational: Rational)這個(gè)方法珍昨。

  2. 模擬新的語(yǔ)法

  • 隱式轉(zhuǎn)換的另一個(gè)用途是模擬添加新的語(yǔ)法，例如Map中的語(yǔ)法：Map(1 -> "1")句喷，整體的操作過(guò)程是這樣的镣典。編譯器插入any2ArrowAssoc的轉(zhuǎn)換，將1轉(zhuǎn)換為帶有->方法的ArrowAssoc的對(duì)象唾琼，從而可以調(diào)用->兄春，這看起來(lái)就像是一個(gè)新的語(yǔ)法。如果某個(gè)對(duì)象調(diào)用了不屬于自己的方法锡溯，那么很有可能是使用了隱式轉(zhuǎn)換赶舆。可以使用這些富包裝類模式做出以類庫(kù)形式定義的內(nèi)部DSL祭饭。

  3. 隱式類

  • Scala 2.10引入了隱式類來(lái)簡(jiǎn)化富包裝類的編寫芜茵。隱式類是以implicit打頭的類，對(duì)于這樣的類倡蝙，編譯器會(huì)生成一個(gè)從類的構(gòu)造方法參數(shù)到類本身的隱式轉(zhuǎn)換九串。例如，

  case class Rectangle(width: Int, height: Int)
  

  如果經(jīng)常使用這個(gè)類寺鸥，可以使用富包裝類來(lái)簡(jiǎn)化構(gòu)造工作猪钮，定義：

  implicit class RectangleMaker(width: Int) {
  def x(height: Int) = Rectangle(width, height)
  }
  // Automatically generated
  implicit def RectangleMaker(width: Int) =
  new RectangleMaker(width)
  

  對(duì)于以上的隱式類，會(huì)自動(dòng)生成類構(gòu)造參數(shù)到該類對(duì)象的一個(gè)轉(zhuǎn)換胆建】镜停可以直接使用3 x 4這樣的形式。

  scala> val myRectangle = 3 x 4
  myRectangle: Rectangle = Rectangle(3,4)  
  

  并不是任何類定義前面度可以放implicit笆载，隱式類不能是樣例類扑馁，并且其構(gòu)造方法必須有且僅有一個(gè)參數(shù)涯呻。隱式類必須存在于一個(gè)對(duì)象、類或者特質(zhì)里面檐蚜。

C. 隱式參數(shù)

• 編譯器會(huì)插入隱式定義的最后一個(gè)地方是參數(shù)列表魄懂，編譯器有時(shí)候會(huì)將someCall(a)替換為someCall(a)(b)沿侈，通過(guò)追加一個(gè)參數(shù)列表來(lái)完成某個(gè)函數(shù)的調(diào)用闯第。隱式參數(shù)提供的是整個(gè)最后一組currying的參數(shù)列表，而不僅僅是最后一個(gè)參數(shù)缀拭。例如咳短，someCall(a)可能根據(jù)實(shí)際情況被替換為someCall(a)(b, c, d)。如果要讓編譯器隱式地填充隱式參數(shù)蛛淋，首先需要定義這樣一個(gè)符合預(yù)期類型的變量咙好。填充的變量也必須聲明為implicit的，如果不是這樣褐荷，編譯器不會(huì)使用它來(lái)填充缺失的列表勾效。如果變量不是當(dāng)前作用域內(nèi)的單個(gè)標(biāo)識(shí)符，也不會(huì)被采納叛甫。implicit關(guān)鍵字是應(yīng)用到整個(gè)參數(shù)列表而不是單個(gè)參數(shù)的层宫。

  def greet(name: String)(implicit prompt: PreferredPrompt, drink: PreferredDrink) = {} 
  

• 由于編譯器是在作用域內(nèi)通過(guò)類型匹配來(lái)填充隱式參數(shù)，所以一般希望類型能夠特殊從而避免誤匹配的出現(xiàn)其监。隱式參數(shù)最常使用的場(chǎng)景是提供關(guān)于在更靠前的參數(shù)列表中已經(jīng)顯式提到的類的信息萌腿。

  def maxListOrdering[T](elements: List[T])(implicit ordering: Ordering[T]): T 
  

  隱式參數(shù)ordering說(shuō)明了已知類型T更多的信息。有了T抖苦，ordering的類型就已知毁菱，可以使用隱式參數(shù)隱式插入。

• 隱式參數(shù)的代碼風(fēng)格锌历，最好是對(duì)隱式參數(shù)使用定制名稱的類型贮庞，比如PreferredPrompt和PreferredDrink，而不是String和String究西，而且這個(gè)類型命名時(shí)贸伐，至少使用一個(gè)能明確其智能的名字，比如Ordering怔揩。如果定義成為implicit (T,T) => T捉邢，該參數(shù)并沒(méi)有透露出任何關(guān)于該烈性用途的信息，范圍太廣商膊，很容易誤使用伏伐。

上下文界定

• 當(dāng)一個(gè)參數(shù)是隱式定義的時(shí)候，在函數(shù)體內(nèi)又使用了這個(gè)隱式參數(shù)作為參數(shù)傳遞晕拆，這時(shí)可以將不用寫這個(gè)參數(shù)藐翎。

  def maxListOrdering[T](elements: List[T])(ordering: Ordering[T]): T = {
      val maxRest = maxListOrdering(rest)(ordering) 　//這個(gè)ordering可以省略
  }
  def maxListOrdering[T](elements: List[T])(ordering: Ordering[T]): T = {
      if (ordering.gt(x, maxRest)) x else maxRest　//為了避免使用ordering材蹬，
  //可以使用庫(kù)函數(shù)  > implicit[Ordering[T]]，該函數(shù)返回的是Ordering[T]的隱式對(duì)象吝镣。
  //這樣ordering就可以隨意命名堤器。
  }
  

  由于上文中提到的模式很常用，Scala允許聲調(diào)這個(gè)參數(shù)的名稱并使用上下文界定來(lái)縮短方法簽名末贾。[T: Ordering]是一個(gè)上下文界定闸溃，context bound，做了兩件事情拱撵。1. 引入類型參數(shù)T辉川，2.添加一個(gè)Ordering[T]的隱式參數(shù)，并不需要知道這個(gè)參數(shù)的名字拴测。最后的代碼如下：

  def maxList[T : Ordering](elements: List[T]): T =
  elements match {
  case List() =>
  throw new IllegalArgumentException("empty list!")
  case List(x) => x
  case x :: rest =>
  val maxRest = maxList(rest)
  if (implicitly[Ordering[T]].gt(x, maxRest)) x
  else maxRest
  }
  

當(dāng)有多個(gè)轉(zhuǎn)換可選時(shí)

• 如果有多個(gè)轉(zhuǎn)換可選乓旗，Scala會(huì)拒絕插入，隱式轉(zhuǎn)換在這個(gè)轉(zhuǎn)換是顯而易見(jiàn)的并且純粹是樣板代碼的時(shí)候最好用集索。Scala目前采取的措施是使用可用轉(zhuǎn)換中更具體的轉(zhuǎn)換屿愚，具體體現(xiàn)在，該轉(zhuǎn)換的入?yún)㈩愋褪莿e的轉(zhuǎn)換的子類型务荆；兩者都是方法妆距，具體轉(zhuǎn)換所在的類擴(kuò)展自通用轉(zhuǎn)換所在的類。

調(diào)試

• 調(diào)試的時(shí)候可以顯示地寫出來(lái)轉(zhuǎn)換用以明確編譯器插入的轉(zhuǎn)換到底是哪一個(gè)蛹含。也可以對(duì)編譯器設(shè)置選項(xiàng)-Xprint:typer毅厚，使用這個(gè)選項(xiàng)來(lái)運(yùn)行scalac，可以看到添加了隱式轉(zhuǎn)換之后的代碼浦箱。使用的方法：scalac -Xprint:typer test.scala吸耿。隱式轉(zhuǎn)換還是不能濫用的。