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对Scala隐式转换的一些总结

2018-07-28 1638
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简介：

以下讨论基于Scala 2.7/2.8

Scala提供的隐式转换特性可以在效果上给一个类增加一些方法，或者用于接收不同类型的对象，然而使用Scala的隐式转换是有一定的限制的，总结如下

  • implicit关键字只能用来修饰方法、变量（参数)和伴随对象。
  • 隐式转换的方法（变量和伴随对象）在当前范围内才有效。如果隐式转换不在当前范围内定义（比如定义在另一个类中或包含在某个对象中），那么必须通过import语句将其导。

举例

package demo {
package util {

import java.util.Date
import java.text.SimpleDateFormat

object DateUtil {
  class DateWrapper(date: Date) {
    def format(str: String) = new 
    SimpleDateFormat(str).format(date)
  }
  implicit def toDateWrapper(date: Date) = new DateWrapper(date)
 }
}

package service {
  import java.text.SimpleDateFormat
  import java.util.Date
   // 注： 必须将object Rest的定义放在class Rest之前，或者显式指出str2Date的返回类型,否则编译不通过
  object Rest{
    class RichDate(str: String){
      def toDate(): Date = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd").parse(str)
    }
    implicit def str2Date(str: String) = new RichDate(str)
  }
  class Rest {
     import util.DateUtil._
     import Rest._
      // 必须把demo.util包下的伴随对象DateWrapper中的所有成员引进来
     def today = new Date().format("yyyy-MM-dd");
     // 伴随对象 Rest中定义了一个隐式转换函数
     def getDate(str: String): Date = str.toDate();
  }
}

object SC4 {
  import demo.service.Rest
   def main(args: Array[String]) ={
     println (new Rest().today)
     println(new Rest().getDate("2011-01-09"))
   }
 }
}

但有一种情况例外，源类型或目标类型（包括源类型和目标类型的类型变量的类型）的伴随对象中隐式转换函数(或变量，伴随对象）不需要显示导入。 比如

package demo{
object MyTestApp{
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val myTest = new MyTest();
    myTest.printInt(4)
    myTest.printYourTest(myTest)  // the source type is of MyTest while the target require YourTest
    myTest.fuxkTest()  //  there is no method on MyTest but we can still call it 
  }
}

class YourTest{
  override def toString = "Your Test"
   def  fuxkTest() = print("fuxk Test");
}

 object YourTest{
    implicit def myTest2YourTest = new YourTest
 }

class MyTest{
  import MyTest._
  def printStr(str: String) = println(str)

   // you can't do it like `printStr(i)` unless you bring the implicit converter `MyTest.int2String`into scope
  def printInt(i: Int) = printStr(i)

  def printYourTest(obj: YourTest) = println(obj)

  def getYorTest(): YourTest = this;
}
  
object  MyTest {
  implicit def int2String(i: Int ): String = i.toString
  implicit def myTest2YourTest(obj: MyTest): YourTest= new YourTest
//  implicit val myTest2YourTest = (obj : MyTest) => new YourTest
}
}  

这样规定的好处是，通过限制隐式转换的有效范围，使维护和理解代码变得相对容易.

一般来说，scala编译器会首先在方法调用处的当前范围内查找隐式转换函数；如果没有找到，会尝试在源类型或目标类型（包括源类型和目标类型的类型变量的类型）的伴随对象中查找转换函数，如果还是没找到，则拒绝编译。 

比如： 

object ABCDMain extends App {

  class B

  class C {
     override def toString() = "I am C";
     def printC(c: C) = println(c);
  }

  class D

  implicit def B2C(b: B) = {
    println("B2C")
    new C
  }

  implicit def D2C(d: D) = {
    println("D2C")
    new C
  }
  
  new D().printC(new B) 
}

运行上述代码，先调用 D2C转换函数将new D()转换成C类, 然后调用C类的printC方法；但发现传入的参数类型是B类，于是搜索当前范围有无合适的转换函数，发现B2C转换函数符合要求。

又比如：

object ABCDMain extends App {
  class A
 
  object A {
  //  implicit def A2C(a: A) = {
  //    println("A.A2C");
  //    new C
  //  }
  }
 
  class C {
    override def toString() = "I am C";
    def printC(c: C) = println(c);
  }
  
  object C {
    implicit def A2C(a: A) = {
      println("C.A2C");
      new C
    }
  }

  class D

  implicit def D2C(d: D) = {
    println("D2C")
    new C
  }
  
  new D().printC(new A)
}

运行上述代码，先调用 D2C转换函数将new D()转换成C类, 然后调用C类的printC方法, 但发现传入的参数类型是A类。由于当前范围无合适的转换函数，故搜索object A和object C内有无合适的转换函数，最后发现object A内有合适的转换函数。

如果同时在object A和object C内发现合适的转换函数，有可能导致编译错误。

再比如：

object ABCDMain extends App {

  class A
  
  object A{
  //implicit def MA2MC(ma: M[A]) ={
  //    new M[C];
  //}
  }

  class C

  object C{
    implicit def MA2MC(ma: AnyRef) = {
      new M[C];
    }
  }

  class D {
     def printM(m: M[C]) = println("i am M[C]");
  } 
  
  class M[T]

  object M {
    implicit def MA2MC(ma: M[A]) = {
      new M[C];
    }
  }
 
  new D().printM(new M[A]) 
}

运行上述代码，printM需要传入类型为M[C]的参数，由于传入了类型为M[A]，又在当前范围内没有合适转换函数， 因此同时在object M,object A和object C内搜索合适的转换函数，如果发现两个或以上合适的转换函数，那么有可能导致编译错误。

源类型和目标类型最多只发生一次隐式转换。举例

class A{
  override def toString() = "I am A";
}
class B{
  override def toString() = "I am B";
}
class C{
  override def toString() = "I am C";
}
implicit def A2B(a: A) = new B
implicit def B2C(b: B) = new C

def printC(c: C) = println(c);
printC(new B); // 会调用B2C函数进行隐式转换
printC(new A); // 对 new A 不能连续做两次隐式转换

执行printC(new A)时会报类型不匹配的错

注意：这里所说的”最多只发生一次隐式转换“的意思是，源类型最多只经过一次函数转换变成目标类型（或与目标类型兼容的类型），但在一次方法调用中，可能发生多次源类型和目标类型之间的转换。

比如

class C {
  override def toString() = "I am C";
  def printC(c: C) = println(c);
}

class D 

implicit def B2C (b: B) = {
   println("B2C");
   new C
}
implicit def D2C(d: D) = {
   println("D2C");
   new C
}

new D().printC(new B); // 这里会发生两次隐式转换, 一次是D2C, 一次是B2C

另外，当函数定义了隐式参数时，也可能发生多次隐式转换：

object Main extends App {
  class PrintOps() {
    def print(implicit i: Int) = println(i);
  }

  implicit def user2PrintOps(s: String) = {
    println("use2PrintOps")
    new PrintOps
  }

  implicit def str2int(implicit s: String, implicit l: List[Int]): Int = {
    println("str2int")
    Integer.parseInt(s)
  }

  implicit def getString = {
    println("getString")
    "123"
  }

  implicit def newList = {
    println("newList")
    List(2)
  }

  "a".print
}

运行上述代码，首先调用user2PrintOps函数将"a"转换成PrintOps, 然后调用print方法。由于调用print时没有显式提供implicit参数，因此尝试在当前范围内搜索合适的implicit转换值。编译器发现str2int这个隐式转换函数能提供print所需int类型，但str2int又需要一个隐式的String和一个隐式的List[Int]。编译器继续在当前范围内搜索，最后发现getString和newList这两个隐式转换函数能分别提供一个String实例和一个List[Int]实例。至此编译器知道要先调用getString和newList，再调用str2int,最后调用print。 

如果当前的类型匹配或类型兼容，则不会进行隐式转换。举例：

class AA extends A{
override def toString() = "I am AA which inherits from A"
}
implicit def AA2A(aa: AA) = {
  println("AA --> A");
  new A
}

def printA(a: A) = println(a);
printA(new AA)  // 因为AA是A的子类型，所以可以把AA类型的值传递给A类型的变量

如果当前范围内有两个或以上合适的隐式转换函数，Scala会怎么处理呢？

在Scala 2.7以及之前的版本中，编译器会发出错误。这跟重载的情况是一样的。比如有两个重载方法foo，一个接收String参数，另一个接收AnyRef参数，当foo(null) 这样写的时候，编译器会拒绝编译。但在Scala 2.8中，编译器会选择foo(String)这个重载方法，即编译器会选择一个更具体的方法。同样当碰到两个或两个以上合适的隐式转换函数时，编译器也会选择一个更具体的方法。至于哪个方法被认为更具体，可以根据以下的规则进行判断：

  • 前者的函数参数类型是后者的子类型，则前者更具体
    - 假设两个隐式转换函数都定义在一个类中，如果前者所在的类是后者的子类，那么前者更具体

由于隐式转换会给代码带来“魔幻”效果，对于不熟悉这种特性的人会感觉难受。 我曾经发现一个利用隐式转换改变方法执行顺序的例子：

// TernaryOp对象提供了类似java的三目运算符号操作
object TernaryOp {
  class Ternary[T](t: T) {
    println("Ternary") 
    def is[R](bte: BranchThenElse[T,R]) = {
       println("is ... ")
       if (bte.branch(t)) bte.then(t) else bte.elze(t)
   } 
 }
  class Branch[T](branch: T => Boolean) {
    println("branch");
    def ?[R](then: T => R) = new BranchThen(branch,then)
  }
  
  class BranchThen[T,R](val branch: T => Boolean, val then: T => R){
     println("BranchThen")
  }
  
  class Elze[T,R](elze: T => R) {
     println("Elze")
    def :: (bt: BranchThen[T,R]) = new BranchThenElse(bt.branch,bt.then,elze)
  }
  
  class BranchThenElse[T,R](val branch: T => Boolean, val then: T => R, val elze: T => R)
  
  implicit def any2Ternary[T](t: T) = new Ternary(t)
  implicit def fct2Branch[T](branch: T => Boolean) = new Branch(branch)
  implicit def fct2Elze[T,R](elze: T => R) = new Elze(elze)
  
  def test = {
  this.getClass.getSimpleName is {s: String => s.endsWith("$")} ? {s: String => s.init} :: {s: String => s}
}
}

TernaryOp.test // 思考一下test中会发生怎样转换？若搞不明白，请参考https://gist.github.com/1388106. 我觉得，如没必要尽量少用隐式转换，毕竟太“魔幻”的代码理解起来还是要费点劲。  

题外话

  1. 命名函数的参数可以声明为implicit, 但implicit必须出现在首位,并且是对所有的参数有效，不能只给某些参数声明为implicit,比如：
def maxFunc(implicit i1: Int, i2: Int) = i1 + i2

maxFunc带有两个implicit参数i1和i2。你无法只声明一个implicit参数。你不能这样写

def maxFunc( i1: Int, implicit i2: Int) = i1 + i2

也不能这样写：

def maxFunc(implicit i1: Int, implicit i2: Int) = i1 + i2

如果你只想声明一个implicit，使用curry，如

def maxFunc(implicit i1: Int)(i2: Int) = i1 + i2
``

2. ***匿名函数不能声明隐式参数***，即不能这样写：

val f = (implicit s: String) => s+1


3. ***如果一个函数带有implicit参数，则无法通过 _ 得到该函数引用***。你尝试这样做是无法编译的：

def maxFunc(implicit i1: Int, i2: Int) = i1 + i2
val f = maxFunc _ // 编译错误


4. ***可以给匿名函数的参数加上implicit***，比如:

def h( implicit s: String) = println("here : "+s)
def g(func: String => Int) = {
println(func("a"))
}
g{
implicit s => h; 2
}

这里的`implicit s => h; 2`相当于`s => implicit val xx = s; h; 2` 
文章标签：
Scala
网络架构
Shell
Java
编译器
关键词：
Scala隐式转换
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