【Kotlin基础系列】第4章 类型
1 基本类型
在 Kotlin 中,所有东西都是对象,在这个意义上讲我们可以在任何变量上调用成员函数与属性。 一些类型可以有特殊的内部表示——例如,数字、字符以及布尔可以在运行时表示为原生类型值,但是对于用户来说,它们看起来就像普通的类。 在本节中,我们会描述 Kotlin 中使用的基本类型:数字、布尔、 字符、数组与字符串。
1.1 数字
1.1.1 整数类型
整型基本同Java,分别是Byte,Short,Int,Long四种类型。
未超出 Int
最大值的整型值初始化的变量都会默认推断为 Int
类型。如果初始值超过了其最大值,那么推断为 Long
类型, 如需显式指定 Long
型值,请在该值后追加 L
后缀。
val one = 1 // Int
val threeBillion = 3000000000 // Long
val oneLong = 1L // Long
val oneByte: Byte = 1
1.1.2 浮点类型
Kotlin浮点类型也基本同Java,单精度浮点型Float,双精度浮点型Double。
可以使用带小数部分的数字初始化 Double
与 Float
变量。 小数部分与整数部分之间用句点(.
)分隔 对于以小数初始化的变量,编译器会默认推断为 Double
类型,如需将一个值显式指定为 Float
类型,请添加 f
或 F
后缀。 如果这样的值包含多于 6~7 位十进制数,那么会将其舍入。
val pi = 3.14 // Double
// val one: Double = 1 // 错误:类型不匹配
val oneDouble = 1.0 // Double
val eFloat = 2.7182818284f // Float,实际值为 2.7182817
请注意,与一些其他语言不同,Kotlin 中的数字没有隐式拓宽转换。 例如,具有 Double
参数的函数只能对 Double
值调用,而不能对 Float
、 Int
或者其他数字值调用。如要调用需要使用显示转换toDouble()。
fun main() {fun printDouble(d: Double) { print(d) }val i = 1 val d = 1.0val f = 1.0f printDouble(d)
// printDouble(i) // 错误:类型不匹配
// printDouble(f) // 错误:类型不匹配
}
1.1.3 字面常量
数值常量字面值有以下几种:
- 十进制:
123
- Long 类型用大写
L
标记:123L
- Long 类型用大写
- 十六进制:
0x0F
- 二进制:
0b00001011
- 八进制:不支持
Kotlin 同样支持浮点数的常规表示方法:
- 默认 double:
123.5
、123.5e10
- Float 用
f
或者F
标记:123.5f
你可以使用下划线使数字常量更易读:
val oneMillion = 1_000_000
val creditCardNumber = 1234_5678_9012_3456L
val socialSecurityNumber = 999_99_9999L
val hexBytes = 0xFF_EC_DE_5E
val bytes = 0b11010010_01101001_10010100_10010010
1.1.4 JVM 平台的数字表示
JVM 平台数字存储为原生类型 int
、 double
等。 例外情况是当创建可空数字引用如 Int?
或者使用泛型时。 在这些场景中,数字会装箱为 Java 类 Integer
、 Double
等。
请注意,对相同数字的可为空引用可能是不同的对象,由于 JVM 对 -128
到 127
的整数(Integer
)应用了内存优化,因此,a
的所有可空引用实际上都是同一对象。但是没有对 b
应用内存优化,所以它们是不同对象,但值相同。
fun main() {val a: Int = 100val boxedA: Int? = aval anotherBoxedA: Int? = aval b: Int = 10000val boxedB: Int? = bval anotherBoxedB: Int? = bprintln(boxedA === anotherBoxedA) // trueprintln(boxedB === anotherBoxedB) // falseprintln(boxedA == anotherBoxedA) // trueprintln(boxedB == anotherBoxedB) // true
}
1.1.5 显式转换
由于不同的表示方式,较小类型并不是较大类型的子类型。 如果它们是的话,就会出现下述问题:
// 假想的代码,实际上并不能编译:
val a: Int? = 1 // 一个装箱的 Int (java.lang.Integer)
val b: Long? = a // 隐式转换产生一个装箱的 Long (java.lang.Long)
print(b == a) // 惊!这将输出“false”鉴于 Long 的 equals() 会检测另一个是否也为 Long
所以会悄无声息地失去相等性,更别说同一性了。
因此较小的类型不能 隐式转换为较大的类型。 这意味着把 Byte
型值赋给一个 Int
变量必须显式转换。
fun main() {val b: Byte = 1 // OK, 字面值会静态检测// val i: Int = b // 错误val i1: Int = b.toInt()
}
所有数字类型都支持转换为其他类型:
toByte(): Byte
toShort(): Short
toInt(): Int
toLong(): Long
toFloat(): Float
toDouble(): Double
toChar(): Char
很多情况都不需要显式类型转换,因为类型会从上下文推断出来, 而算术运算会有重载做适当转换,例如:
val l = 1L + 3 // Long + Int => Long
1.1.6 运算
Kotlin支持数字运算的标准集:+
、 -
、 *
、 /
、 %
。它们已定义为相应的类成员。
fun main() {println(1 + 2)println(2_500_000_000L - 1L)println(3.14 * 2.71)println(10.0 / 3)
}
1.整数除法
整数间的除法总是返回整数。会丢弃任何小数部分。如需返回浮点类型,请将其中的一个参数显式转换为浮点类型。
fun main() {val a = 5 / 2println(x == 2) // trueval b = 5L / 2println(b == 2L) // trueval c = 5 / 2.toDouble()println(c == 2.5) // true
}
2.位运算
Kotlin 对整数提供了一组位运算。它们直接使用数字的比特表示在二进制级别进行操作。 位运算有可以通过中缀形式调用的函数表示。只能应用于 Int
与 Long
。
val x = (1 shl 2) and 0x000FF000
这是完整的位运算列表:
shl(bits)
– 有符号左移shr(bits)
– 有符号右移ushr(bits)
– 无符号右移and(bits)
– 位与or(bits)
– 位或xor(bits)
– 位异或inv()
– 位非
1.1.7 浮点数比较
浮点数操作如下:
- 相等性检测:
a == b
与a != b
- 比较操作符:
a < b
、a > b
、a <= b
、a >= b
- 区间实例以及区间检测:
a..b
、x in a..b
、x !in a..b
当其中的操作数 a
与 b
都是静态已知的 Float
或 Double
或者它们对应的可空类型(声明为该类型,或者推断为该类型,或者智能类型转换的结果是该类型),两数字所形成的操作或者区间遵循 IEEE 754 浮点运算标准。
然而,为了支持泛型场景并提供全序支持,当这些操作数并非静态类型为浮点数(例如是 Any
、 Comparable<……>
、 类型参数)时,这些操作使用为 Float
与 Double
实现的不符合标准的 equals
与 compareTo
,这会出现:
- 认为
NaN
与其自身相等 - 认为
NaN
比包括正无穷大(POSITIVE_INFINITY
)在内的任何其他元素都大 - 认为
-0.0
小于0.0
1.1.8 无符号整型
除了整数类型,对于无符号整数,Kotlin 还提供了以下类型:
UByte
: 无符号 8 比特整数,范围是 0 到 255UShort
: 无符号 16 比特整数,范围是 0 到 65535UInt
: 无符号 32 比特整数,范围是 0 到 2^32 - 1ULong
: 无符号 64 比特整数,范围是 0 到 2^64 - 1
无符号类型支持其对应有符号类型的大多数操作。
1.无符号数组与区间
与原生类型相同,每个无符号类型都有表示相应类型数组的类型:
UByteArray
: 无符号字节数组UShortArray
: 无符号短整型数组UIntArray
: 无符号整型数组ULongArray
: 无符号长整型数组
与有符号整型数组一样,它们提供了类似于 Array
类的 API 而没有装箱开销。
区间与数列也支持 UInt
与 ULong
(通过这些类 UIntRange
、 UIntProgression
、 ULongRange
、 ULongProgression
)。
2.字面值
为使无符号整型更易于使用,Kotlin 提供了用后缀标记整型字面值来表示指定无符号类型(类似于 Float
或 Long
):u与U将字面值标记为无符号,uL与UL显示将字面值标记为无符号长整型。
val b: UByte = 1u // UByte,已提供预期类型
val s: UShort = 1u // UShort,已提供预期类型
val l: ULong = 1u // ULong,已提供预期类型val a1 = 42u // UInt:未提供预期类型,常量适于 UInt
val a2 = 0xFFFF_FFFF_FFFFu // ULong:未提供预期类型,常量不适于 UIntval a = 1UL // ULong,即使未提供预期类型并且常量适于 UInt
1.2 布尔
类型Boolean表示可以有两个值的布尔对象:true和false。Boolean有一个可为null的对应项Boolean?也有空值。布尔对象的可空引用与数字类似地被装箱。
fun main() {val myTrue: Boolean = trueval myFalse: Boolean = falseval boolNull: Boolean? = nullprintln(myTrue || myFalse)println(myTrue && myFalse)println(!myTrue)
}
1.3 字符
字符用 Char
类型表示。 字符字面值用单引号括起来: '1'
。
特殊字符可以以转义反斜杠 \
开始。 支持这几个转义序列:\t
、 \b
、\n
、\r
、\'
、\"
、\\
与 \$
。
编码其他字符要用 Unicode 转义序列语法:'\uFF00'
。
如果字符变量的值是数字,可以使用digitToInt()函数将其显式转换为Int数,与数字一样,当需要可为空的引用时,字符也会被装箱,装箱操作不保留标识。
fun main() {val aChar: Char = 'a'println(aChar)println('\n') //prints an extra newline characterprintln('\uFF00')
}
1.4 字符串
Kotlin 中字符串用 String
类型表示。通常,字符串值是双引号中的字符序列("")。
1.字符串的元素——字符可以使用索引运算符访问,可以使用for循环迭代这些字符。
2.字符串是不可变的,一旦初始化字符串,就无法更改其值或为其分配新值。所有转换字符串的操作都会在新的String对象中返回结果,而原始字符串保持不变。
3.如需连接字符串,可以用 +
操作符。这也适用于连接字符串与其他类型的值, 只要表达式中的第一个元素是字符串。
fun main() {val str = "abcd"for (c in str) {println(c)}val str = "abcd"println(str.uppercase()) // Create and print a new String objectprintln(str) // the original string remains the sameval s = "abc" + 1println(s + "def")
}
1.4.1 字符串字面值
Kotlin 有两种类型的字符串字面值:
- 转义字符串可以包含转义字符
- 原始字符串可以包含换行以及任意文本
// 转义采用传统的反斜杠(\)方式
val s = "Hello, world!\n"// 原始字符串 使用三个引号(""")分界符括起来
// 内部没有转义并且可以包含换行以及任何其他字符
val text = """for (c in "foo")print(c)
"""
要从原始字符串中删除前导空格,请使用trimMargin()函数,默认
|
用作边界前缀,但你可以选择其他字符并作为参数传入,比如trimMargin(">")
。
val text = """
|Tell me and I forget.
|Teach me and I remember.
|Involve me and I learn.
|(Benjamin Franklin)""".trimMargin()
1.4.2 字符串模板
字符串字面值可以包含模板表达式——一些小段代码,会求值并把结果合并到字符串中。 模板表达式以美元符($
)开头,要么由一个的名称构成,要么是用花括号括起来的表达式。
fun main() {val i = 10println("i = $i") // 输出“i = 10”val s = "abc"println("$s.length is ${s.length}") // 输出“abc.length is 3”
}
可以在原始字符串和转义字符串中使用模板。要将原始字符串中的$字符(不支持反斜杠转义)插入任何符号之前(允许将其作为标识符的开头),请使用以下语法:
val price = """
${'$'}_9.99
"""
1.5 数组
数组在 Kotlin 中使用 Array
类来表示。它定义了 get
与 set
函数(按照运算符重载约定这会转变为 []
)与 size
属性及其他有用的成员函数:
class Array<T> private constructor() {val size: Intoperator fun get(index: Int): Toperator fun set(index: Int, value: T): Unitoperator fun iterator(): Iterator<T>// ……
}
可以使用函数 arrayOf()
来创建一个数组并传递元素值给它,这样 arrayOf(1, 2, 3)
创建了 array [1, 2, 3]
。 或者,函数 arrayOfNulls()
可以用于创建一个指定大小的、所有元素都为空的数组。
另一个选项是用接受数组大小以及一个函数参数的 Array
构造函数,用作参数的函数能够返回给定索引的元素:
fun main() {// 创建一个 Array<String> 初始化为 ["0", "1", "4", "9", "16"]val asc = Array(5) { i -> (i * i).toString() }asc.forEach { println(it) }
}
如上所述,[]
运算符代表调用成员函数 get()
与 set()
。
Kotlin 中数组是不型变的(invariant)。这意味着 Kotlin 不让我们把 Array<String>
赋值给 Array<Any>
,以防止可能的运行时失败(但是你可以使用 Array<out Any>
, 参见类型投影)。
1.5.1 原生类型数组
Kotlin 也有无装箱开销的类来表示原生类型数组: ByteArray
、 ShortArray
、IntArray
等等。这些类与 Array
并没有继承关系,但是它们有同样的方法属性集。它们也都有相应的工厂方法:
val x: IntArray = intArrayOf(1, 2, 3)
x[0] = x[1] + x[2]// 大小为 5、值为 [0, 0, 0, 0, 0] 的整型数组
val arr = IntArray(5)// 例如:用常量初始化数组中的值
// 大小为 5、值为 [42, 42, 42, 42, 42] 的整型数组
val arr = IntArray(5) { 42 }// 例如:使用 lambda 表达式初始化数组中的值
// 大小为 5、值为 [0, 1, 2, 3, 4] 的整型数组(值初始化为其索引值)
var arr = IntArray(5) { it * 1 }
2. 类型检测与类型转换
2.1 is 与 !is 操作符
if (obj is String) {print(obj.length)
}if (obj !is String) { // 与 !(obj is String) 相同print("Not a String")
} else {print(obj.length)
}
2.2 智能转换
1.大多数场景都不需要在 Kotlin 中使用显式转换操作符,因为编译器跟踪不可变值的 is
-检测以及显式转换,并在必要时自动插入(安全的)转换
2.编译器足够聪明,能够知道如果反向检测导致返回那么该转换是安全的。
3.或者在 && 或 || 的右侧 正确的检查(常规或阴性)在左侧
4.智能转换用于 when 表达式 和 while 循环 也一样
fun demo(x: Any) {if (x is String) {// x 自动转换为字符串print(x.length) }if (x !is String) return// x 自动转换为字符串print(x.length) // `||` 右侧的 x 自动转换为 Stringif (x !is String || x.length == 0) return// `&&` 右侧的 x 自动转换为 Stringif (x is String && x.length > 0) {// x 自动转换为 Stringprint(x.length) }when (x) {is Int -> print(x + 1)is String -> print(x.length + 1)is IntArray -> print(x.sum())}
}
请注意,当编译器能保证变量在检测和使用之间不可改变时,智能转换才有效。 更具体地,智能转换适用于以下情形
val
局部变量——总是可以,局部委托属性除外。val
属性——如果属性是 private 或 internal,或者该检测在声明属性的同一模块中执行。智能转换不能用于 open 的属性或者具有自定义 getter 的属性。var
局部变量——如果变量在检测和使用之间没有修改、没有在会修改它的 lambda 中捕获、并且不是局部委托属性。var
属性——决不可能(因为该变量可以随时被其他代码修改)。
2.3 “不安全的”转换操作符
通常,如果转换是不可能的,转换操作符会抛出一个异常。因此,称为不安全的。 Kotlin 中的不安全转换使用中缀操作符 as
。
// 如果y为null会报错
val x: String = y as String
// 正确写法如下:
val x: String? = y as String
2.4 “安全的”(可空)转换操作符
为了避免异常,可以使用安全转换操作符 as?
,它可以在失败时返回 null
请注意,尽管事实上 as?
的右边是一个非空类型的 String
,但是其转换的结果是可空的。
val x: String? = y as? String
2.5 类型擦除与泛型检测
Kotlin 在编译时确保涉及泛型操作的类型安全性, 而在运行时,泛型类型的实例并未带有关于它们实际类型参数的信息。例如, List<Foo>
会被擦除为 List<*>
。通常,在运行时无法检测一个实例是否属于带有某个类型参数的泛型类型。
因此,编译器会禁止由于类型擦除而无法执行的 is
检测,例如 ints is List<Int>
或者 list is T
(类型参数)。当然,你可以对一个实例检测星投影的类型:
if (something is List<*>) {// 这些项的类型都是 `Any?`something.forEach { println(it) }
}
类似地,当已经让一个实例的类型参数(在编译期)静态检测, 就可以对涉及非泛型部分做 is
检测或者类型转换。请注意, 在这种情况下,会省略尖括号:
fun handleStrings(list: List<String>) {if (list is ArrayList) {// `list` 会智能转换为 `ArrayList<String>`}
}
省略类型参数的这种语法可用于不考虑类型参数的类型转换:list as ArrayList
。
带有具体化的类型参数的内联函数使其类型实参在每个调用处内联。这就能够对类型参数进行 arg is T
检测,但是如果 arg
自身是一个泛型实例,其类型参数还是会被擦除。
inline fun <reified A, reified B> Pair<*, *>.asPairOf(): Pair<A, B>? {if (first !is A || second !is B) return nullreturn first as A to second as B
}val somePair: Pair<Any?, Any?> = "items" to listOf(1, 2, 3)val stringToSomething = somePair.asPairOf<String, Any>()
val stringToInt = somePair.asPairOf<String, Int>()
val stringToList = somePair.asPairOf<String, List<*>>()
val stringToStringList = somePair.asPairOf<String, List<String>>() // Compiles but breaks type safety!
// Expand the sample for more detailsfun main() {println("stringToSomething = " + stringToSomething)println("stringToInt = " + stringToInt)println("stringToList = " + stringToList)println("stringToStringList = " + stringToStringList)//println(stringToStringList?.second?.forEach() {it.length}) // This will throw ClassCastException as list items are not String
}
2.6 非受检类型转换
如上所述,类型擦除使运行时不可能对泛型类型实例的类型实参进行检测。 另外代码中的泛型可能相互连接不够紧密,以致于编译器无法确保类型安全。
即便如此,有时候我们有高级的程序逻辑来暗示类型安全。例如:
fun readDictionary(file: File): Map<String, *> = file.inputStream().use {TODO("Read a mapping of strings to arbitrary elements.")
}// 我们已将存有一些 `Int` 的映射保存到这个文件
val intsFile = File("ints.dictionary")// Warning: Unchecked cast: `Map<String, *>` to `Map<String, Int>`
val intsDictionary: Map<String, Int> = readDictionary(intsFile) as Map<String, Int>
最后一行的类型转换会出现一个警告。编译器无法在运行时完全检测该类型转换,并且不能保证映射中的值是“Int”。
为避免未受检类型转换,可以重新设计程序结构。在上例中,可以使用具有类型安全实现的不同接口 DictionaryReader<T>
与 DictionaryWriter<T>
。 可以引入合理的抽象,将未受检的类型转换从调用处移动到实现细节中。 正确使用泛型型变也有帮助。
对于泛型函数,使用具体化的类型参数可以使形如 arg as T
这样的类型转换受检,除非 arg
对应类型的自身类型参数已被擦除。
可以通过在产生警告的语句或声明上用注解 @Suppress("UNCHECKED_CAST")
标注来禁止未受检类型转换警告:
inline fun <reified T> List<*>.asListOfType(): List<T>? =if (all { it is T })@Suppress("UNCHECKED_CAST")this as List<T> elsenull
对于 JVM 平台:数组类型(Array<Foo>
)会保留关于其元素被擦除类型的信息,并且类型转换为一个数组类型可以部分受检: 元素类型的可空性与类型实参仍然会被擦除。例如, 如果 foo
是一个保存了任何 List<*>
(无论可不可空)的数组的话,类型转换 foo as Array<List<String>?>
都会成功。
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