Scala的數(shù)學(xué)運(yùn)算、關(guān)系和邏輯操作及位操作符

作者：Martin Odersky等 2009-07-21 09:31:00

本文節(jié)選自Martin Odersky，Lex Spoon和Bill Venners所著，Regular翻譯的《Programming in Scala》的第五章。Scala是一種針對(duì) JVM 將函數(shù)和面向?qū)ο蠹夹g(shù)組合在一起的編程語(yǔ)言。

數(shù)學(xué)運(yùn)算

你可以通過(guò)中綴操作符，加號(hào)（+），減號(hào)（-），乘號(hào)（*），除號(hào)（/）和余數(shù)（%），在任何數(shù)類型上調(diào)用數(shù)學(xué)方法。以下是一些例子：

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scala> 1.2 + 2.3 
res6: Double = 3.5 
scala> 3 - 1 
res7: Int = 2 
scala> 'b' - 'a' 
res8: Int = 1 
scala> 2L * 3L  
res9: Long = 6 
scala> 11 / 4 
res10: Int = 2 
scala> 11 % 4 
res11: Int = 3 
scala> 11.0f / 4.0f  
res12: Float = 2.75 
scala> 11.0 % 4.0 
res13: Double = 3.0

當(dāng)左右兩個(gè)操作數(shù)都是整數(shù)類型時(shí)（Int，Long，Byte，Short，或Char），/操作符將返回給你商的整數(shù)部分，去掉余數(shù)部分。%操作符指明它的余數(shù)。

用%符號(hào)得到的浮點(diǎn)數(shù)余數(shù)部分并不遵循IEEE754標(biāo)準(zhǔn)的定義。IEEE754在計(jì)算余數(shù)時(shí)使用四舍五入除法，而不是截尾除法，因此余數(shù)的計(jì)算與整數(shù)的余數(shù)操作會(huì)有很大的不同。如果你的確想要IEEE754的余數(shù)，可以調(diào)用scala.Math里的IEEEremainder，例如：

scala> Math.IEEEremainder(11.0, 4.0)  
res14: Double = -1.0

數(shù)類型還提供了一元前綴+和-操作符（方法unary_+和unary_-），允許你指示文本數(shù)是正的還是負(fù)的，如-3或+4.0。如果你沒(méi)有指定一元的+或-，文本數(shù)被解釋為正的。一元符號(hào)+也存在只是為了與一元符號(hào)-相協(xié)調(diào)，不過(guò)沒(méi)有任何效果。一元符號(hào)-還可以用來(lái)使變量變成負(fù)值。舉例如下：

scala> val neg = 1 + -3 
neg: Int = -2 
scala> val y = +3 
y: Int = 3 
scala> -neg  
res15: Int = 2

關(guān)系和邏輯操作

你可以用關(guān)系方法：大于（>），小于（< ），大于等于（>=）和小于等于（< =）比較數(shù)類型，像等號(hào)操作符那樣，產(chǎn)生一個(gè)Boolean結(jié)果。另外，你可以使用一元操作符!（unary_!方法）改變Boolean值。以下是一些例子：

scala> 1 > 2 
res16: Boolean = false 
scala> 1 <  2 
res17: Boolean = true 
scala> 1.0 < = 1.0 
res18: Boolean = true 
scala> 3.5f >= 3.6f  
res19: Boolean = false 
scala> 'a' >= 'A' 
res20: Boolean = true 
scala> val thisIsBoring = !true 
thisIsBoring: Boolean = false 
scala> !thisIsBoring  
res21: Boolean = true

邏輯方法，邏輯與（&&）和邏輯或（||），以中綴方式帶Boolean操作數(shù)并產(chǎn)生Boolean結(jié)果。如：

scala> val toBe = true 
toBe: Boolean = true 
scala> val question = toBe || !toBe  
question: Boolean = true 
scala> val paradox = toBe && !toBe  
paradox: Boolean = false

與Java里一樣，邏輯與和邏輯或有短路：short-circuit的概念：用這些操作符建造的表達(dá)式僅評(píng)估最少能決定結(jié)果的部分。換句話說(shuō)，邏輯與和邏輯或表達(dá)式的右手側(cè)部分在左手側(cè)部分能決定結(jié)果時(shí)就不再被評(píng)估了。舉個(gè)例子，如果邏輯與表達(dá)式的左手側(cè)計(jì)算結(jié)果為false，那么表達(dá)式的結(jié)果將注定是false，因此右手側(cè)部分不再做評(píng)估。與之類似，如果邏輯或表達(dá)式的左手側(cè)部分計(jì)算結(jié)果為true，那么表達(dá)式的結(jié)果將必然是true，于是右手側(cè)部分不再被計(jì)算。下面是一些例子：

scala> def salt() = { println("salt"); false }  
salt: ()Boolean  
scala> def pepper() = { println("pepper"); true }  
pepper: ()Boolean  
scala> pepper() && salt()  
pepper  
salt  
res22: Boolean = false 
scala> salt() && pepper()  
salt  
res23: Boolean = false

***個(gè)表達(dá)式中，pepper和salt都被調(diào)用，但第二個(gè)里，只有salt被調(diào)用。因?yàn)閟alt返回false，所以就沒(méi)必要調(diào)用pepper了。

注意

或許你會(huì)想知道如果操作符都只是方法的話短路機(jī)制是怎么工作的呢。通常，進(jìn)入方法之前所有的參數(shù)都會(huì)被評(píng)估，因此方法怎么可能選擇不評(píng)估他的第二個(gè)參數(shù)呢？答案是因?yàn)樗械腟cala方法都有延遲其參數(shù)評(píng)估乃至取消評(píng)估的設(shè)置。

位操作符

Scala讓你能夠使用若干位方法對(duì)整數(shù)類型的單個(gè)位執(zhí)行操作。有：按位與運(yùn)算（&），按位或運(yùn)算（|）和按位異或運(yùn)算（^）。按位異或方法對(duì)它的操作數(shù)執(zhí)行互斥或：exclusive or操作。一致的位產(chǎn)生0。差異的位產(chǎn)生1。因此0011 ^ 0101產(chǎn)生0110。一元按位取補(bǔ)操作符（~，方法unary_~），反轉(zhuǎn)它的操作數(shù)的每一位。例如：

scala> 1 & 2 
res24: Int = 0 
scala> 1 | 2 
res25: Int = 3 
scala> 1 ˆ 3 
res26: Int = 2 
scala> ~1 
res27: Int = -2

***個(gè)表達(dá)式，1 & 2，與運(yùn)算了1（0001）和2（0010）的每一個(gè)位，并產(chǎn)生了0（0000）。第二個(gè)表達(dá)式，1 | 2，對(duì)同樣的操作數(shù)的每一個(gè)位執(zhí)行或運(yùn)算，并產(chǎn)生3（0011）。第三個(gè)表達(dá)式，1 ^ 3，異或1（0001）和3（0011）的每一個(gè)位，產(chǎn)生2（0010）。***的表達(dá)式，~1，轉(zhuǎn)換了1（0001）的每一個(gè)位，產(chǎn)生了-2，二進(jìn)制看起來(lái)是1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110。

Scala整數(shù)類型還提供了三個(gè)位移方法：左移（< < ），右移（>>）和無(wú)符號(hào)右移（>>>）。使用在中綴操作符方式時(shí)，位移方法會(huì)按照右側(cè)指定的整數(shù)值次數(shù)逐位移動(dòng)左側(cè)的整數(shù)。左移和無(wú)符號(hào)右移在移動(dòng)的時(shí)候填入零。右移則在移動(dòng)時(shí)填入左側(cè)整數(shù)的***位（符號(hào)位）。舉例如下：

scala> -1 >> 31 
res38: Int = -1 
scala> -1 >>> 31 
res39: Int = 1 
scala> 1 < <  2 
res40: Int = 4

二進(jìn)制的-1是1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111。***個(gè)例子里，-1 >> 31，-1被右移了31個(gè)位。由于Int包括32位，這個(gè)操作實(shí)際就是把最左側(cè)的一位移到了最右側(cè)。數(shù)字類型的最左側(cè)位是符號(hào)位。如果最左側(cè)位是1，數(shù)字就是負(fù)的，如果是0，數(shù)字就是正的。由于>>方法在不斷右移的時(shí)候填入的是1，-1最左側(cè)的一位是1，導(dǎo)致結(jié)果與原來(lái)左側(cè)的數(shù)字一模一樣，32位個(gè)1，或者說(shuō)是-1。第二個(gè)例子里，-1 >>> 31，最左側(cè)的位再一次不斷向右移直至最右側(cè)的位置，但是這次填入的是0。因此這次的結(jié)果是二進(jìn)制的0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001，或者說(shuō)是1。***一個(gè)例子里，1 < < 2，左操作數(shù)，1，被向左移動(dòng)2個(gè)位置（填入0），產(chǎn)生結(jié)果是二進(jìn)制的0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100，或者說(shuō)是4。

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