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第二十五節 提取器（Extractor）

阿新 • • 發佈：2019-02-20

本節主要內容

  1. apply與unapply方法
  2. 零變數或變數的模式匹配
  3. 提取器與序列模式
  4. scala中的佔位符使用總結

1. apply與unapply方法

apply方法我們已經非常熟悉了，它幫助我們無需new操作就可以建立物件，而unapply方法則用於析構出物件，在模式匹配中特別提到，如果一個類要能夠應用於模式匹配當中，必須將類宣告為case class，因為一旦被定義為case class，Scala會自動幫我們生成相應的方法，這些方法中就包括apply方法及unapply方法。本節將從提取器（也稱析構器）的角度對unapply方法進行介紹。先看下面的這個例子（來源於programmin in scala）

object EMail{
  //apply方法用於無new構造物件
  def apply(user: String, domain: String) = user + "@" + domain
  //unapply方法用於在模式匹配中充當extractor
  def unapply(str: String): Option[(String, String)] = {
    val parts = str split "@"
    if (parts.length == 2) Some(parts(0), parts(1)) else None
  }
}
object ApplyAndUnapply
 
 {
  val email=EMail("zhouzhihubeyond","sina.com")

    //下面的匹配會導致呼叫EMail.unapply(email)
    case EMail(user,domain) => println("user="+user+" domain="+domain)
  }
}
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在上述的程式碼中，我們將unapply方法定義為： 
def unapply(str: String): Option[(String, String)] = { 
val parts = str split "@" 
if (parts.length == 2) Some(parts(0), parts(1)) else None 
}

這是有道理的，原因在於可能會有不合法的email用於模式匹配，例如：

object ApplyAndUnapply extends App{
  def patternMatching(x:String)=x match {
    //下面的匹配會導致呼叫EMail.unapply(email)
    case EMail(user,domain) => println("user="+user+" domain="+domain)
    //匹配非法郵箱
    case _ => println("non illegal email")
  }
  val email=EMail("zhouzhihubeyond","sina.com")
  patternMatching(email) 
  patternMatching("搖擺少年夢") 
}
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從構造與析構的角度來看，apply方法也被稱為injection（注入），unapply方法也被稱為提取器，這兩個方法就像孿生兄弟一樣，經常在類或物件中被定義。以前我們在用類進行模式匹配的時候都必須要將類宣告為case class，今天我們將不通過case class，而是定義一個普通的類實現自己的apply和unapply方法來實現模式匹配，程式碼如下：

//定義一個普通類
class Person(val firstName:String,val secondName:String)

//在伴生物件中定義apply方法和unapply方法
object Person{
  def apply(firstName: String, secondName: String) = new Person(firstName,secondName)

 def unapply(person: Person):Option[(String,String)]={
    if(person!=null) Some(person.firstName,person.secondName)
    else None
  }
}


val p=Person("搖擺少年夢","周")
  p match {
    //析構出firstName，secondeName
    case Person(firstName,secondName) => println("firstName="+firstName+" secondName="+secondName)
    case _ => println("null object")
  }
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2. 零變數或單變數繫結的模式匹配

上一節講的模式模式匹配繫結的是兩個變數，它可以擴充套件到任意變數維度，這一節中我們對零變數和單個變數繫結的特殊情況進行介紹，我們來看下面的這個例子，該例子來源於 programmin in scala

//Twice用於匹配重複出現的字串，它繫結的是一個變數
//即返回的型別是Option[String]
object Twice {
  def apply(s: String): String = s + s
  def unapply(s: String): Option[String] = {
    val length = s.length / 2
    val half = s.substring(0, length)
    if (half == s.substring(length)) Some(half) else None
  }
}
//未繫結任何變數，僅僅返回Boolean型別
object UpperCase {
  def unapply(s: String): Boolean = s.toUpperCase == s
}

object NonAndOneVariablePattern extends App{
  def userTwiceUpper(s: String) = s match {
    //下面的程式碼相當於執行了下面這條語句
    //UpperCase.unapply(Twich.unapply(EMail.unapply(s)))
    case EMail(Twice(x @ UpperCase()), domain) =>
      "match: " + x + " in domain " + domain
    case _ =>
      "no match"
  }
  val email=EMail("搖擺少年夢搖擺少年夢","sina.com")
  println(userTwiceUpper(email))
}
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程式碼中的EMail(Twice(x @ UpperCase())，其執行順序是先呼叫EMail的unapply方法，然後再呼叫Twice中的unapply方法，最後呼叫UpperCase的unapply方法，如果返回true，則將Twice 中返回的字串賦值給x。

3. 提取器與序列模式

List伴生物件具有下列定義形式：

object List {
def apply[T](elems: T*) = elems.toList
def unapplySeq[T](x: List[T]): Option[Seq[T]] = Some(x)
...
}
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從上面的程式碼來看，與一般的提取器不同的是，序列模式採用unapplySeq代替unapply方法，並且返回的型別是Option[Seq[T]] ，在講模式匹配的時候我們提到過，序列模式中的匹配經常會使用佔位符_或_*的方式匹配序列中的其它元素，這種方式為序列模式所獨有，例如：

object ExtractorSequence extends App{
  val list=List(List(1,2,3),List(2,3,4))
  list match {
    //_*表示匹配列表中的其它元素
    case List(List(one,two,three),_*) => 
      println("one="+one+" two="+two+" three="+three)
    case _ => println("Other")
  }
  list match {
    //_表示匹配列表中的第一個元素
    //_*表示匹配List中的其它多個元素
    //這裡採用的變數繫結的方式
    case List(_,x@List(_*),_*) => println(x)
    case _ => println("other list")
  }
}
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4. scala中的佔位符使用總結

scala作為一種函數語言程式設計語言，有很多地方會讓初學者覺得困惑，其中佔位符_的使用理解有一定的難度，本節將對其使用進行總結，本小節內容來源http://my.oschina.net/leejun2005/blog/405305，感謝作者的無私奉獻。

1、存在性型別：Existential types
def foo(l: List[Option[_]]) = ...

2、高階型別引數：Higher kinded type parameters
case class A[K[_],T](a: K[T])

3、臨時變數：Ignored variables
val _ = 5

4、臨時引數：Ignored parameters
List(1, 2, 3) foreach { _ => println("Hi") }

5、通配模式：Wildcard patterns
Some(5) match { case Some(_) => println("Yes") }
match {
     case List(1,_,_) => " a list with three element and the first element is 1"
     case List(_*)  => " a list with zero or more elements "
     case Map[_,_] => " matches a map with any key type and any value type "
     case _ =>
 }
val (a, _) = (1, 2)
for (_ <- 1 to 10)

6、通配匯入：Wildcard imports
import java.util._

7、隱藏匯入：Hiding imports
// Imports all the members of the object Fun but renames Foo to Bar
import com.test.Fun.{ Foo => Bar , _ }

// Imports all the members except Foo. To exclude a member rename it to _
import com.test.Fun.{ Foo => _ , _ }

8、連線字母和標點符號：Joining letters to punctuation
def bang_!(x: Int) = 5

9、佔位符語法：Placeholder syntax
List(1, 2, 3) map (_ + 2)
_ + _   
( (_: Int) + (_: Int) )(2,3)

val nums = List(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10)

nums map (_ + 2)
nums sortWith(_>_)
nums filter (_ % 2 == 0)
nums reduceLeft(_+_)
nums reduce (_ + _)
nums reduceLeft(_ max _)
nums.exists(_ > 5)
nums.takeWhile(_ < 8)

10、偏應用函式：Partially applied functions
def fun = {
    // Some code
}
val funLike = fun _

List(1, 2, 3) foreach println _

1 to 5 map (10 * _)

//List("foo", "bar", "baz").map(_.toUpperCase())
List("foo", "bar", "baz").map(n => n.toUpperCase())

11、初始化預設值：default value
var i: Int = _

12、作為引數名：
//訪問map
var m3 = Map((1,100), (2,200))
for(e<-m3) println(e._1 + ": " + e._2)
m3 filter (e=>e._1>1)
m3 filterKeys (_>1)
m3.map(e=>(e._1*10, e._2))
m3 map (e=>e._2)

//訪問元組：tuple getters
(1,2)._2

13、引數序列：parameters Sequence 
_*作為一個整體，告訴編譯器你希望將某個引數當作引數序列處理。例如val s = sum(1 to 5:_*)就是將1 to 5當作引數序列處理。
//Range轉換為List
List(1 to 5:_*)

//Range轉換為Vector
Vector(1 to 5: _*)

//可變引數中
def capitalizeAll(args: String*) = {
  args.map { arg =>
    arg.capitalize
  }
}

val arr = Array("what's", "up", "doc?")
capitalizeAll(arr: _*)

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