類和對(duì)象 (三)

有了前面的 Scala 的基本知識(shí)，本篇介紹如何定義完整功能的 Scala 類定義。本篇著重介紹如果定義 Functional objects (函數(shù)化對(duì)象或是方程化對(duì)象），函數(shù)化對(duì)象指的是所定義的類或?qū)ο蟛话魏慰梢孕薷牡臓顟B(tài)。本篇定義了一個(gè)有理數(shù)類定義的幾個(gè)不同版本以介紹 Scala 類定義的幾個(gè)特性：類參數(shù)和構(gòu)造函數(shù)，方法，操作符，私有成員，重載，過載，條件檢查，引用自身。

Rational類定義規(guī)范

首先，我們回憶下有理數(shù)的定義：一個(gè)有理數(shù)(rational)可以表示成個(gè)分?jǐn)?shù)形式： n/d, 其中 n 和 d 都是整數(shù)（d 不可以為 0），n 稱為分子(numberator)，d 為分母(denominator)。和浮點(diǎn)數(shù)相比，有理數(shù)可以精確表達(dá)一個(gè)分?jǐn)?shù)，而不會(huì)有誤差。

因此我們定義的 Rational 類支持上面的有理數(shù)的定義。支持有理數(shù)的加減乘除，并支持有理數(shù)的規(guī)范表示，比如 2/10，其規(guī)范表示為 1/5。分子和分母的最小公倍數(shù)為 1。

定義Rational

有了有理數(shù)定義的實(shí)現(xiàn)規(guī)范，我們可以開始設(shè)計(jì)類 Rational，一個(gè)好的起點(diǎn)是考慮用戶如何使用這個(gè)類，我們已經(jīng)決定使用“Immutable”方式來使用 Rational 對(duì)象，我們需要用戶在定義 Rational 對(duì)象時(shí)提供分子和分母。因此我們可以開始定義 Rational 類如下：

class Rational( n:Int, d:Int)

可以看到和 Java 不同的，Scala 的類定義可以有參數(shù)，稱為類參數(shù)，如上面的 n,d。Scala 使用類參數(shù)，并把類定義和主構(gòu)造函數(shù)合并在一起，在定義類的同時(shí)也定義了類的主構(gòu)造函數(shù)。因此 Scala 的類定義相對(duì)要簡(jiǎn)潔些。

Scala 編譯器會(huì)編譯 Scala 類定義包含的任何不屬于類成員和類方法的其它代碼，這些代碼將作為類的主構(gòu)造函數(shù)，比如我們定義一條打印消息作為類定義的代碼：

scala> class Rational (n:Int, d:Int) {
     |    println("Created " + n + "/" +d)
     | }
defined class Rational
scala> new Rational(1,2)
Created 1/2
res0: Rational = Rational@22f34036

可以看到創(chuàng)建 Ratiaonal 對(duì)象時(shí)，自動(dòng)執(zhí)行類定義的代碼（主構(gòu)造函數(shù)）。

重新定義類的toString 方法

上面的代碼創(chuàng)建 Rational（1，2），Scala 編譯器打印出 Rational@22f34036，這是因?yàn)槭褂昧巳笔〉念惖?toString()定義（Object 對(duì)象的），缺省實(shí)現(xiàn)是打印出對(duì)象的類名稱+“@”+16 進(jìn)制數(shù)（對(duì)象的地址），顯示結(jié)果不是很直觀，因此我們可以重新定義類的 toString()方法以顯示更有意義的字符。

在 Scala 中，你也可以使用 override 來重載基類定義的方法，而且必須使用 override 關(guān)鍵字表示重新定義基類中的成員。比如：

scala> class Rational (n:Int, d:Int) {
     |    override def toString = n + "/" +d
     | }
defined class Rational
scala> val x= new Rational(1,3)
x: Rational = 1/3
scala> val y=new Rational(5,7)
y: Rational = 5/7

前提條件檢查

前面說過有理數(shù)可以表示為 n/d (其中 d,n 為證書，而 d 不能為 0），對(duì)于前面的 Rational 定義，我們?nèi)绻褂?0，也是可以的

scala> new Rational(5,0)
res0: Rational = 5/0

怎么解決分母不能為 0 的問題了，面向?qū)ο缶幊痰囊粋€(gè)優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的封裝，你可以確保在其生命周期過程中是有效的。對(duì)于有理數(shù)的一個(gè)前提條件是分母不可以為 0，Scala 中定義為傳入構(gòu)造函數(shù)和方法的參數(shù)的限制范圍，也就是調(diào)用這些函數(shù)或方法的調(diào)用者需要滿足的條件。Scala 中解決這個(gè)問題的一個(gè)方法是使用 require 方法（require 方法為 Prede f對(duì)象的定義的一個(gè)方法，Scala 環(huán)境自動(dòng)載入這個(gè)類的定義，因此無需使用 import 引入這個(gè)對(duì)象），因此修改 Rational 定義如下：

scala> class Rational (n:Int, d:Int) {
     |    require(d!=0)
     |    override def toString = n + "/" +d
     | }
defined class Rational
scala> new Rational(5,0)
java.lang.IllegalArgumentException: requirement failed
  at scala.Predef$.require(Predef.scala:211)
  ... 33 elided

可以看到如果再使用 0 作為分母，系統(tǒng)將拋出 IllegalArgumentException 異常。