Scala从零起步：变量和标识符

Posted 2021-04-03 小数志

导读

上周，开启了作为大数据分析师学习，旨在提纲挈领的介绍Scala理念、特性及开发环境安装。今天开始进入Scala从零起步正题：变量和标识符。

在学习一门编程语言过程中，变量应该是继输出“hello，world”之后的第一个核心概念：在计算机程序的世界里，变量可看做是连接程序员和二进制字节码之间的桥梁。一般而言，程序员所说的变量是通常是指代一个或一组数据，然而按照Scala的价值观，函数其实也可算作变量。甚至广义的辩证来讲，一段程序代码中绝大多数部分都是由各种变量组成的。作为入门第一课，本文所指代变量当然仅特指狭义的“变量”——即指代一个或一组数据的变量。

本文主要分享三个问题：

• 如何定义一个变量

• 变量的数据类型

• 变量/标识符命名规范
  

01 如何定义一个变量

个人有过C/C++语言学习的经历，当前主要应用的是Python语言，相较于这两者，Scala其变量定义方式与二者都全然不同。比如C/C++中崇尚先定义后使用，所以一般是先声明一个变量并明确指定变量类型，诸如：

int i = 1; // C

其中int 用于声明了具体的变量类型，而Python中则要简洁得多，由于动态类型的特性，所以在创建变量时无需指定变量类型，直接简单粗暴地直接声明变量即可：

i = 1 # Python

当然，随着Python的不断发展，变量声明也开始支持明确变量类型，例如：

i:int = 1 # python

虽然上述语句中明确了变量i是int类型数据，但实际上其效果与C/C++中全然不同：Python的变量类型声明在变量名之后，仅用于提示使用者该变量的预期类型，且声明是这个类型后续也可能改变（毕竟Python的特性之一是动态类型）；而C/C++中的变量类型声明在变量名之前，是一种真正的明确和指定变量类型，且一旦指定则后续不可变更。

在简单对比完了Python和C/C++变量类型定义之后，则可引出本文的主角：Scala变量类型定义。Scala变量类型定义，个人理解来看可以看做是综合了C与Python变量类型二者的特点：既追求变量定义的简洁性（无需具体制定变量类型），又带有一定的类型声明的味道。所以，Scala变量定义由三部分组成：

1. 必须冠以val/var作为关键字开头

2. 随后承接变量名

3. 在变量名之后支持声明或缺省变量类型
   

例如：

val i = 1 // scala变量类型方式一var j:Int = 1 // scala变量类型方式二

在上述两种变量定义方式中，变量i是一个val类型，未显示指定变量类型，所以交由scala解释器自动推断，此处可推断为Int类型；变量j是一个var类型，显示指定变量类型为Int。值得注意的是Scala中的类型关键字均为大写开头的单词，例如整型写作Int。

变量类型推断是Scala语言的一大特色，在前篇入门介绍文章中也给予解释，后续也将多次提及，此处暂且略过。重点解读val和var的含义：

• val：即value，用以表达在程序中无需再次赋值的变量，某种程度上象征着该变量因不可变而更为安全——当然，这话不绝对，后续将随时发现明明是val定义的变量却可以各种“改变”的打脸案例，注意这里的改变是引号下的改变；

• var：即variable，真正的变量，可能在程序中多次发生变化或者说再次赋值，所以用变量。

需要指出的是，scala中变量类型要么是val要么是var，且虽然val是不可变类型，但也仍然属于变量——这看似矛盾，实则需要辩证的看待此问题：一方面，变量本身就是一个广义的术语，在这段代码中不可变变量a表示的是一个整数，而在另一段代码中变量a可能表达的却可能是一个字符串，所以当然是变量；另一方面，前面也提及val定义的变量也可能发生改变，例如val定义的一个数组b，虽然由于val的限制b是不可变的数组，数组就还是这个数组，但数组里的每个元素其实可以随时改变，所以其实仍然是一个变量！

那为什么直觉上val会给我们一种"变量不可变"的感觉呢？其实多半是潜意识里将其与常量发生了混淆：常量才是真真正正的不会发生改变，例如圆周率π，它不会因为在这段代码或者那段代码中而存在不同（至少目前来看是确切的常数）。

辩证理解了scala中大费周章的搞出了val/var两类变量声明的含义，那么自然会存在疑惑：这么做的目的是什么呢？这是一个好问题，甚至个人认为某种程度上可以管窥一豹的了解Scala的价值观：

• val声明的变量相较var类型而言，更利于内存回收，所以应尽可能使用val类型

• val变量跟Scala函数式编程思想一脉相承，即尽量保证函数不带来副作用（包括不改变函数内部的变量本身），而多用输入输出来模块化封装
  

这一部分围绕Scala中的变量定义做以介绍，虽然有些冗长，但个人觉得深入理解Scala的变量定义价值观还是很有必要的。尤其是理解val/var的哲学理念将伴随Scala整个学习周期……，

02 变量的数据类型

前文提到，在Scala变量定义中，支持显示声明或缺省变量类型，当缺省时则交由解释器自动推断。其实这里暗含了一个细节，即与Python中的动态语言特性不同，Scala中的变量是有明确数据类型的！那么，这就自然引出第二个话题，Scala中支持哪些变量类型呢？对此，个人援引Scala变量类型的一张经典图例：

上图中，从上到下（实线箭头的反方向）是父类和子类的关系，即数据类型不断细化；而左右区分来看，左半部分是值类型（value），例如数值型、字符型和布尔型，右半部分是引用类型（reference），例如数组、列表、集合等。两半部分相当于分布源自于一个父类型：AnyVal和AnyRef，而AnyVal和AnyRef则又均源自于共同的父类Any类型。

除了实箭头之外，还标识了一些虚线箭头，这是表达了允许隐式转换的数据类型，当然这里的隐式转换肯定是以不丢失精度为前提——丢失精度的转换肯定是强制转换！例如，Byte是单字节整数，由8bit组成，自然能表达的数值区间要小于Short类型（16bit），依此类推。

还需注意的一个类型是Char类型。如果熟悉Python的话，那么肯定知道Char（单字符）和String（多字符，即字符串）其实都是属于字符串的一种，而且表达方式也都通用（Python中支持单引号、双引号、三单引号、三双引号四种表达Char和String的方式），而在Scala中二者则截然不同：String类型是一个字符串，用双引号表示，即便双引号之内仅有单个字符时也是一个String类型；而Char类型仅能是单个字符，用单引号表示，例如一个Char变量c='C'除了字面量表示一个字母之外，其实还隐式的对应整数67（大写字母C的ascii值），所以下面的语句也就不例外：

// Scalascala> val c = 'C'val c: Char = C
scala> c + 1val res1: Int = 68
scala> val d = "C"val d: String = C
scala> d + 1 # 这里是将数值1隐式转换为了字符串"1"，而后完成字符串拼接val res2: String = C1

最后，值得补充的是，Scala中所有类型的顶级父类（超类）是Any，而所有类型的子类是Nothing。不针对二者的具体含义展开过多理解，单论二者命名本身还是很具象的：能容纳所有数据类型的类型不就是Any吗？而所有类型的公共交集，则自然是Nothing，因为不存在一种数据既是字符串、又是数值，同时还是布尔类型等等。

03 变量/标识符命名规范

最后，简单介绍Scala中的变量命名规范。Scala是运行JVM之上的语言，所以很多方面都可见Java的身影，例如变量命名就是如此。Scala变量命名用驼峰式命名，具体又区分大驼峰和小驼峰，其中大驼峰是所有单词均首字母大写，例如类名；而小驼峰则是除第一个单词以后的单词均首字母大写，例如狭义的变量和函数方法名。

相较于Python中的变量蛇形命名，个人更喜欢驼峰命名的紧凑

除了变量命名的书写规范，变量命名的组成也与其他语言存在一定不同，例如其他编程语言一般是要求字母、数字和下划线组成（不能由数字开头），而Scala则要相对更加开放，主要遵循以下几条原则：

• 首字符为字母，后续字符任意字母和数字，美元符号，可后接下划线_

• 数字不可以开头。

• 首字符为操作符(比如+ - * / )，后续字符也需跟操作符 ,至少一个

• 操作符(比如+-*/)不能在标识符中间和最后.

• 用反引号`....`包括的任意字符串，即使是关键字(39个)也可以 [true]

简单画下重点：scala中除了字母、数字和下划线之外，操作符和美元符也可利用；系统关键字也可以通过加反引号``来用作变量标识符。

例如：

scala> val * = 3 // 操作符当做变量名val *: Int = 3
scala> * * * // 试着接收一下，这几个*都是什么意思val res3: Int = 9
scala> val `Int` = 2  // 系统关键字加反引号后当做变量名val Int: Int = 2
scala> `Int`val res5: Int = 2

不过，一个好的变量命名对于自己和他人阅读代码都是至关重要的，既然英文单词那么广泛（汉语拼音也提供了无限可能……），谁会无聊到用可能会产生解释报错和理解歧义的美元符、操作符乃至系统关键字来命名变量呢？

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