Scala 类和对象 (三)

由 小路依依 创建, 最后一次修改 2016-08-12

类和对象 (三)

有了前面的 Scala 的基本知识,本篇介绍如何定义完整功能的 Scala 类定义。本篇着重介绍如果定义 Functional objects (函数化对象或是方程化对象),函数化对象指的是所定义的类或对象不包含任何可以修改的状态。本篇定义了一个有理数类定义的几个不同版本以介绍 Scala 类定义的几个特性:类参数和构造函数,方法,操作符,私有成员,重载,过载,条件检查,引用自身。

Rational类定义规范

首先,我们回忆下有理数的定义:一个有理数(rational)可以表示成个分数形式: n/d, 其中 n 和 d 都是整数(d 不可以为 0),n 称为分子(numberator),d 为分母(denominator)。和浮点数相比,有理数可以精确表达一个分数,而不会有误差。

因此我们定义的 Rational 类支持上面的有理数的定义。支持有理数的加减乘除,并支持有理数的规范表示,比如 2/10,其规范表示为 1/5。分子和分母的最小公倍数为 1。

定义Rational

有了有理数定义的实现规范,我们可以开始设计类 Rational,一个好的起点是考虑用户如何使用这个类,我们已经决定使用“Immutable”方式来使用 Rational 对象,我们需要用户在定义 Rational 对象时提供分子和分母。因此我们可以开始定义 Rational 类如下:

class Rational( n:Int, d:Int)

可以看到和 Java 不同的,Scala 的类定义可以有参数,称为类参数,如上面的 n,d。Scala 使用类参数,并把类定义和主构造函数合并在一起,在定义类的同时也定义了类的主构造函数。因此 Scala 的类定义相对要简洁些。

Scala 编译器会编译 Scala 类定义包含的任何不属于类成员和类方法的其它代码,这些代码将作为类的主构造函数,比如我们定义一条打印消息作为类定义的代码:

scala> class Rational (n:Int, d:Int) {
     |    println("Created " + n + "/" +d)
     | }
defined class Rational
scala> new Rational(1,2)
Created 1/2
res0: Rational = Rational@22f34036

可以看到创建 Ratiaonal 对象时,自动执行类定义的代码(主构造函数)。

重新定义类的toString 方法

上面的代码创建 Rational(1,2),Scala 编译器打印出 Rational@22f34036,这是因为使用了缺省的类的 toString()定义(Object 对象的),缺省实现是打印出对象的类名称+“@”+16 进制数(对象的地址),显示结果不是很直观,因此我们可以重新定义类的 toString()方法以显示更有意义的字符。

在 Scala 中,你也可以使用 override 来重载基类定义的方法,而且必须使用 override 关键字表示重新定义基类中的成员。比如:

scala> class Rational (n:Int, d:Int) {
     |    override def toString = n + "/" +d
     | }
defined class Rational
scala> val x= new Rational(1,3)
x: Rational = 1/3
scala> val y=new Rational(5,7)
y: Rational = 5/7

前提条件检查

前面说过有理数可以表示为 n/d (其中 d,n 为证书,而 d 不能为 0),对于前面的 Rational 定义,我们如果使用 0,也是可以的

scala> new Rational(5,0)
res0: Rational = 5/0

怎么解决分母不能为 0 的问题了,面向对象编程的一个优点是实现了数据的封装,你可以确保在其生命周期过程中是有效的。对于有理数的一个前提条件是分母不可以为 0,Scala 中定义为传入构造函数和方法的参数的限制范围,也就是调用这些函数或方法的调用者需要满足的条件。Scala 中解决这个问题的一个方法是使用 require 方法(require 方法为 Prede f对象的定义的一个方法,Scala 环境自动载入这个类的定义,因此无需使用 import 引入这个对象),因此修改 Rational 定义如下:

scala> class Rational (n:Int, d:Int) {
     |    require(d!=0)
     |    override def toString = n + "/" +d
     | }
defined class Rational
scala> new Rational(5,0)
java.lang.IllegalArgumentException: requirement failed
  at scala.Predef$.require(Predef.scala:211)
  ... 33 elided

可以看到如果再使用 0 作为分母,系统将抛出 IllegalArgumentException 异常。

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