Scala從零起步：變量和標(biāo)識符

在學(xué)習(xí)一門編程語言過程中，變量應(yīng)該是繼輸出“hello，world”之后的第一個核心概念：在計算機程序的世界里，變量可看做是連接程序員和二進制字節(jié)碼之間的橋梁。一般而言，程序員所說的變量是通常是指代一個或一組數(shù)據(jù)，然而按照Scala的價值觀，函數(shù)其實也可算作變量。甚至廣義的辯證來講，一段程序代碼中絕大多數(shù)部分都是由各種變量組成的。作為入門第一課，本文所指代變量當(dāng)然僅特指狹義的“變量”——即指代一個或一組數(shù)據(jù)的變量。

本文主要分享三個問題：

• 如何定義一個變量

• 變量的數(shù)據(jù)類型

• 變量/標(biāo)識符命名規(guī)范
  

個人有過C/C++語言學(xué)習(xí)的經(jīng)歷，當(dāng)前主要應(yīng)用的是Python語言，相較于這兩者，Scala其變量定義方式與二者都全然不同。比如C/C++中崇尚先定義后使用，所以一般是先聲明一個變量并明確指定變量類型，諸如：

int i = 1;  // C

其中int 用于聲明了具體的變量類型，而Python中則要簡潔得多，由于動態(tài)類型的特性，所以在創(chuàng)建變量時無需指定變量類型，直接簡單粗暴地直接聲明變量即可：

i = 1  # Python

當(dāng)然，隨著Python的不斷發(fā)展，變量聲明也開始支持明確變量類型，例如：

i:int = 1  # python

雖然上述語句中明確了變量i是int類型數(shù)據(jù)，但實際上其效果與C/C++中全然不同：Python的變量類型聲明在變量名之后，僅用于提示使用者該變量的預(yù)期類型，且聲明是這個類型后續(xù)也可能改變（畢竟Python的特性之一是動態(tài)類型）；而C/C++中的變量類型聲明在變量名之前，是一種真正的明確和指定變量類型，且一旦指定則后續(xù)不可變更。

在簡單對比完了Python和C/C++變量類型定義之后，則可引出本文的主角：Scala變量類型定義。Scala變量類型定義，個人理解來看可以看做是綜合了C與Python變量類型二者的特點：既追求變量定義的簡潔性（無需具體制定變量類型），又帶有一定的類型聲明的味道。所以，Scala變量定義由三部分組成：

1. 必須冠以val/var作為關(guān)鍵字開頭

2. 隨后承接變量名

3. 在變量名之后支持聲明或缺省變量類型
   

例如：

val i = 1  // scala變量類型方式一var j:Int = 1  // scala變量類型方式二

在上述兩種變量定義方式中，變量i是一個val類型，未顯示指定變量類型，所以交由scala解釋器自動推斷，此處可推斷為Int類型；變量j是一個var類型，顯示指定變量類型為Int。值得注意的是Scala中的類型關(guān)鍵字均為大寫開頭的單詞，例如整型寫作Int。

變量類型推斷是Scala語言的一大特色，在前篇入門介紹文章中也給予解釋，后續(xù)也將多次提及，此處暫且略過。重點解讀val和var的含義：

• val：即value，用以表達在程序中無需再次賦值的變量，某種程度上象征著該變量因不可變而更為安全——當(dāng)然，這話不絕對，后續(xù)將隨時發(fā)現(xiàn)明明是val定義的變量卻可以各種“改變”的打臉案例，注意這里的改變是引號下的改變；

• var：即variable，真正的變量，可能在程序中多次發(fā)生變化或者說再次賦值，所以用變量。

需要指出的是，scala中變量類型要么是val要么是var，且雖然val是不可變類型，但也仍然屬于變量——這看似矛盾，實則需要辯證的看待此問題：一方面，變量本身就是一個廣義的術(shù)語，在這段代碼中不可變變量a表示的是一個整數(shù)，而在另一段代碼中變量a可能表達的卻可能是一個字符串，所以當(dāng)然是變量；另一方面，前面也提及val定義的變量也可能發(fā)生改變，例如val定義的一個數(shù)組b，雖然由于val的限制b是不可變的數(shù)組，數(shù)組就還是這個數(shù)組，但數(shù)組里的每個元素其實可以隨時改變，所以其實仍然是一個變量！

那為什么直覺上val會給我們一種"變量不可變"的感覺呢？其實多半是潛意識里將其與常量發(fā)生了混淆：常量才是真真正正的不會發(fā)生改變，例如圓周率π，它不會因為在這段代碼或者那段代碼中而存在不同（至少目前來看是確切的常數(shù)）。

辯證理解了scala中大費周章的搞出了val/var兩類變量聲明的含義，那么自然會存在疑惑：這么做的目的是什么呢？這是一個好問題，甚至個人認(rèn)為某種程度上可以管窺一豹的了解Scala的價值觀：

• val聲明的變量相較var類型而言，更利于內(nèi)存回收，所以應(yīng)盡可能使用val類型

• val變量跟Scala函數(shù)式編程思想一脈相承，即盡量保證函數(shù)不帶來副作用（包括不改變函數(shù)內(nèi)部的變量本身），而多用輸入輸出來模塊化封裝
  

這一部分圍繞Scala中的變量定義做以介紹，雖然有些冗長，但個人覺得深入理解Scala的變量定義價值觀還是很有必要的。尤其是理解val/var的哲學(xué)理念將伴隨Scala整個學(xué)習(xí)周期……，

前文提到，在Scala變量定義中，支持顯示聲明或缺省變量類型，當(dāng)缺省時則交由解釋器自動推斷。其實這里暗含了一個細節(jié)，即與Python中的動態(tài)語言特性不同，Scala中的變量是有明確數(shù)據(jù)類型的！那么，這就自然引出第二個話題，Scala中支持哪些變量類型呢？對此，個人援引Scala變量類型的一張經(jīng)典圖例：

上圖中，從上到下（實線箭頭的反方向）是父類和子類的關(guān)系，即數(shù)據(jù)類型不斷細化；而左右區(qū)分來看，左半部分是值類型（value），例如數(shù)值型、字符型和布爾型，右半部分是引用類型（reference），例如數(shù)組、列表、集合等。兩半部分相當(dāng)于分布源自于一個父類型：AnyVal和AnyRef，而AnyVal和AnyRef則又均源自于共同的父類Any類型。

除了實箭頭之外，還標(biāo)識了一些虛線箭頭，這是表達了允許隱式轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)類型，當(dāng)然這里的隱式轉(zhuǎn)換肯定是以不丟失精度為前提——丟失精度的轉(zhuǎn)換肯定是強制轉(zhuǎn)換！例如，Byte是單字節(jié)整數(shù)，由8bit組成，自然能表達的數(shù)值區(qū)間要小于Short類型（16bit），依此類推。

還需注意的一個類型是Char類型。如果熟悉Python的話，那么肯定知道Char（單字符）和String（多字符，即字符串）其實都是屬于字符串的一種，而且表達方式也都通用（Python中支持單引號、雙引號、三單引號、三雙引號四種表達Char和String的方式），而在Scala中二者則截然不同：String類型是一個字符串，用雙引號表示，即便雙引號之內(nèi)僅有單個字符時也是一個String類型；而Char類型僅能是單個字符，用單引號表示，例如一個Char變量c='C'除了字面量表示一個字母之外，其實還隱式的對應(yīng)整數(shù)67（大寫字母C的ascii值），所以下面的語句也就不例外：

// 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  # 這里是將數(shù)值1隱式轉(zhuǎn)換為了字符串"1"，而后完成字符串拼接val res2: String = C1

最后，值得補充的是，Scala中所有類型的頂級父類（超類）是Any，而所有類型的子類是Nothing。不針對二者的具體含義展開過多理解，單論二者命名本身還是很具象的：能容納所有數(shù)據(jù)類型的類型不就是Any嗎？而所有類型的公共交集，則自然是Nothing，因為不存在一種數(shù)據(jù)既是字符串、又是數(shù)值，同時還是布爾類型等等。

相較于Python中的變量蛇形命名，個人更喜歡駝峰命名的緊湊

除了變量命名的書寫規(guī)范，變量命名的組成也與其他語言存在一定不同，例如其他編程語言一般是要求字母、數(shù)字和下劃線組成（不能由數(shù)字開頭），而Scala則要相對更加開放，主要遵循以下幾條原則：

• 首字符為字母，后續(xù)字符任意字母和數(shù)字，美元符號，可后接下劃線_

• 數(shù)字不可以開頭。

• 首字符為操作符(比如+ - * / )，后續(xù)字符也需跟操作符 ,至少一個

• 操作符(比如+-*/)不能在標(biāo)識符中間和最后.

• 用反引號`....`包括的任意字符串，即使是關(guān)鍵字(39個)也可以 [true]

簡單畫下重點：scala中除了字母、數(shù)字和下劃線之外，操作符和美元符也可利用；系統(tǒng)關(guān)鍵字也可以通過加反引號``來用作變量標(biāo)識符。

例如：

scala> val * = 3  // 操作符當(dāng)做變量名val *: Int = 3
scala> * * *  // 試著接收一下，這幾個*都是什么意思val res3: Int = 9
scala>?val?`Int`?=?2??//?系統(tǒng)關(guān)鍵字加反引號后當(dāng)做變量名val?Int:?Int?=?2
scala> `Int`val res5: Int = 2

不過，一個好的變量命名對于自己和他人閱讀代碼都是至關(guān)重要的，既然英文單詞那么廣泛（漢語拼音也提供了無限可能……），誰會無聊到用可能會產(chǎn)生解釋報錯和理解歧義的美元符、操作符乃至系統(tǒng)關(guān)鍵字來命名變量呢？

相關(guān)閱讀：

• 終于，為了大數(shù)據(jù)分析我還是開啟了Scala學(xué)習(xí)之路

• 寫在1024：一名數(shù)據(jù)分析師的修煉之路

• 數(shù)據(jù)科學(xué)系列：sklearn庫主要模塊簡介
  

• 數(shù)據(jù)科學(xué)系列：seaborn入門詳細教程
  

• 數(shù)據(jù)科學(xué)系列：pandas入門詳細教程

• 數(shù)據(jù)科學(xué)系列：matplotlib入門詳細教程

• 數(shù)據(jù)科學(xué)系列：numpy入門詳細教程