Scala：流不懒惰？

Posted 2023-02-25

【中文标题】Scala：流不懒惰？

【英文标题】：Scala: Streams not acting lazy?

【发布时间】：2012-11-04 19:52:49

【问题描述】：

我知道在 Scala 中流应该是惰性求值的序列，但我认为我遇到了某种根本性的误解，因为它们似乎比我预期的更热切。

在这个例子中：

 val initial = Stream(1)
 lazy val bad = Stream(1/0)
 println((initial ++ bad) take 1)

我得到一个java.lang.ArithmeticException，这似乎是由零除法引起的。我希望bad 永远不会被评估，因为我只要求流中的一个元素。怎么了？

【参考方案1】：

好的，所以在评论了其他答案之后，我想我也可以将我的 cmets 变成一个正确的答案。

流确实是惰性的，只会按需计算其元素（您可以使用#:: 逐个元素构造流，就像:: 用于List）。例如，以下不会抛出任何异常：

(1/2) #:: (1/0) #:: Stream.empty

这是因为在应用 #:: 时，尾部是按名称传递的，因此不会急切地评估它，而是仅在需要时才进行评估（参见 Stream.scala 中的 ConsWrapper.# ::、const.apply 和类 Cons 了解更多信息细节）。 另一方面，head 是按值传递的，这意味着它总是会被急切地评估，无论如何（正如 Senthil 所提到的）。这意味着执行以下操作实际上会引发 ArithmeticException：

(1/0) #:: Stream.empty

这是一个值得了解的关于流的问题。但是，这不是您面临的问题。

在您的情况下，算术异常甚至在实例化单个流之前发生。在lazy val bad = Stream(1/0) 中调用Stream.apply 时，该参数被急切地执行，因为它没有被声明为按名称参数。 Stream.apply 实际上需要一个 vararg 参数，并且这些参数必须按值传递。 即使它是按名称传递的，ArithmeticException 也会在不久之后触发，因为如前所述，Stream 的头部总是被提前评估。

【参考方案2】：

Streams 是惰性的这一事实并没有改变方法参数被急切求值的事实。

Stream(1/0) 扩展为 Stream.apply(1/0)。该语言的语义要求在调用方法之前评估参数（因为 Stream.apply 方法不使用按名称调用的参数），因此它尝试评估 1/0 作为参数传递给Stream.apply 方法，这会导致您的 ArithmeticException。

不过，有几种方法可以让这个工作正常进行。由于您已经将 bad 声明为 lazy val，因此最简单的方法可能是使用同样惰性的 #::: 流连接运算符来避免强制评估：

val initial = Stream(1)
lazy val bad = Stream(1/0)
println((initial #::: bad) take 1)
// => Stream(1, ?)

【讨论】：

@Senthil 在他的回答中提出了一个很好的观点，即始终热切地评估 Stream 的头部，因此如果您将除零代码移至尾部，它将起作用：1 #:: (1/0) #:: Stream.empty。但是，如果您调用 Stream 工厂方法，那么它仍然会因为我上面解释的相同原因而中断。

说语言要求在调用方法之前评估参数是非常误导的。按值参数是正确的，但 scala 具有按名称参数。允许将#:: 方法实现为某种惰性运算符的功能。碰巧Stream.apply 有可变参数，这些参数必须按值传递（因此如您所解释的那样在调用之前进行评估）

@RégisJean-Gilles - 该语言在调用函数之前仍会评估所有参数，因为它是底层 JVM 的要求——甚至是名称参数。不同之处在于，按名称参数包装在 Lambda 中，并且 Lambda 的主体在您调用它之前不会被评估。

不正确。 JVM 内部发生的事情与语言的语义不同。按名称参数在底层实现为 Function0，但 => T 在语言级别上仍然与 () => T 不同。

事实上=> T甚至不是一流的类型，而() => T是。

【参考方案3】：

Stream 将评估头部，而剩余的尾部将延迟评估。在您的示例中，两个流都只有头部，因此会出错。