07 函数、类与运算符:Dart是如何处理信息的? 你好,我是陈航。

在上一篇文章中,我通过一个基本hello word的示例,带你体验了Dart的基础语法与类型变量,并与其他编程语言的特性进行对比,希望可以帮助你快速建立起对Dart的初步印象。

其实,编程语言虽然千差万别,但归根结底,它们的设计思想无非就是回答两个问题:

  • 如何表示信息;
  • 如何处理信息。

在上一篇文章中,我们已经解决了Dart如何表示信息的问题,今天这篇文章我就着重和你分享它是如何处理信息的。

作为一门真正面向对象的编程语言,Dart将处理信息的过程抽象为了对象,以结构化的方式将功能分解,而函数、类与运算符就是抽象中最重要的手段。

接下来,我就从函数、类与运算符的角度,来进一步和你讲述Dart面向对象设计的基本思路。

函数

函数是一段用来独立地完成某个功能的代码。我在上一篇文章中和你提到,在Dart中,所有类型都是对象类型,函数也是对象,它的类型叫作Function。这意味着函数也可以被定义为变量,甚至可以被定义为参数传递给另一个函数。

在下面这段代码示例中,我定义了一个判断整数是否为0的isZero函数,并把它传递了给另一个printInfo函数,完成格式化打印出判断结果的功能。 bool isZero(int number) { //判断整数是否为0 return number == 0; } void printInfo(int number,Function check) { //用check函数来判断整数是否为0 print(“$number is Zero: ${check(number)}”); } Function f = isZero; int x = 10; int y = 0; printInfo(x,f); // 输出 10 is Zero: false printInfo(y,f); // 输出 0 is Zero: true

如果函数体只有一行表达式,就比如上面示例中的isZero和printInfo函数,我们还可以像JavaScript语言那样用箭头函数来简化这个函数:

bool isZero(int number) => number == 0; void printInfo(int number,Function check) => print(“$number is Zero: ${check(number)}”);

有时,一个函数中可能需要传递多个参数。那么,如何让这类函数的参数声明变得更加优雅、可维护,同时降低调用者的使用成本呢?

C++与Java的做法是,提供函数的重载,即提供同名但参数不同的函数。但Dart认为重载会导致混乱,因此从设计之初就不支持重载,而是提供了可选命名参数和可选参数

具体方式是,在声明函数时:

  • 给参数增加{},以paramName: value的方式指定调用参数,也就是可选命名参数;
  • 给参数增加[],则意味着这些参数是可以忽略的,也就是可选参数。

在使用这两种方式定义函数时,我们还可以在参数未传递时设置默认值。我以一个只有两个参数的简单函数为例,来和你说明这两种方式的具体用法: //要达到可选命名参数的用法,那就在定义函数的时候给参数加上 {} void enable1Flags({bool bold, bool hidden}) => print(“$bold , $hidden”); //定义可选命名参数时增加默认值 void enable2Flags({bool bold = true, bool hidden = false}) => print(“$bold ,$hidden”); //可忽略的参数在函数定义时用[]符号指定 void enable3Flags(bool bold, [bool hidden]) => print(“$bold ,$hidden”); //定义可忽略参数时增加默认值 void enable4Flags(bool bold, [bool hidden = false]) => print(“$bold ,$hidden”); //可选命名参数函数调用 enable1Flags(bold: true, hidden: false); //true, false enable1Flags(bold: true); //true, null enable2Flags(bold: false); //false, false //可忽略参数函数调用 enable3Flags(true, false); //true, false enable3Flags(true,); //true, null enable4Flags(true); //true, false enable4Flags(true,true); // true, true

这里我要和你强调的是,在Flutter中会大量用到可选命名参数的方式,你一定要记住它的用法。

类是特定类型的数据和方法的集合,也是创建对象的模板。与其他语言一样,Dart为类概念提供了内置支持。

类的定义及初始化

Dart是面向对象的语言,每个对象都是一个类的实例,都继承自顶层类型Object。在Dart中,实例变量与实例方法、类变量与类方法的声明与Java类似,我就不再过多展开了。

值得一提的是,Dart中并没有public、protected、private这些关键字,我们只要在声明变量与方法时,在前面加上“”即可作为private方法使用。如果不加“”,则默认为public。不过,“_”的限制范围并不是类访问级别的,而是库访问级别

接下来,我们以一个具体的案例看看Dart是如何定义和使用类的。

我在Point类中,定义了两个成员变量x和y,通过构造函数语法糖进行初始化,成员函数printInfo的作用是打印它们的信息;而类变量factor,则在声明时就已经赋好了默认值0,类函数printZValue会打印出它的信息。 class Point { num x, y; static num factor = 0; //语法糖,等同于在函数体内:this.x = x;this.y = y; Point(this.x,this.y); void printInfo() => print(‘($x, $y)’); static void printZValue() => print(‘$factor’); } var p = new Point(100,200); // new 关键字可以省略 p.printInfo(); // 输出(100, 200); Point.factor = 10; Point.printZValue(); // 输出10

有时候类的实例化需要根据参数提供多种初始化方式。除了可选命名参数和可选参数之外,Dart还提供了命名构造函数的方式,使得类的实例化过程语义更清晰。

此外,与C++类似,Dart支持初始化列表。在构造函数的函数体真正执行之前,你还有机会给实例变量赋值,甚至重定向至另一个构造函数。

如下面实例所示,Point类中有两个构造函数Point.bottom与Point,其中:Point.bottom将其成员变量的初始化重定向到了Point中,而Point则在初始化列表中为z赋上了默认值0。 class Point { num x, y, z; Point(this.x, this.y) : z = 0; // 初始化变量z Point.bottom(num x) : this(x, 0); // 重定向构造函数 void printInfo() => print(‘($x,$y,$z)’); } var p = Point.bottom(100); p.printInfo(); // 输出(100,0,0)

复用

在面向对象的编程语言中,将其他类的变量与方法纳入本类中进行复用的方式一般有两种:继承父类和接口实现。当然,在Dart也不例外。

在Dart中,你可以对同一个父类进行继承或接口实现:

  • 继承父类意味着,子类由父类派生,会自动获取父类的成员变量和方法实现,子类可以根据需要覆写构造函数及父类方法;
  • 接口实现则意味着,子类获取到的仅仅是接口的成员变量符号和方法符号,需要重新实现成员变量,以及方法的声明和初始化,否则编译器会报错。

接下来,我以一个例子和你说明在Dart中继承和接口的差别

Vector通过继承Point的方式增加了成员变量,并覆写了printInfo的实现;而Coordinate,则通过接口实现的方式,覆写了Point的变量定义及函数实现: class Point { num x = 0, y = 0; void printInfo() => print(‘($x,$y)’); } //Vector继承自Point class Vector extends Point{ num z = 0; @override void printInfo() => print(‘($x,$y,$z)’); //覆写了printInfo实现 } //Coordinate是对Point的接口实现 class Coordinate implements Point { num x = 0, y = 0; //成员变量需要重新声明 void printInfo() => print(‘($x,$y)’); //成员函数需要重新声明实现 } var xxx = Vector(); xxx ..x = 1 ..y = 2 ..z = 3; //级联运算符,等同于xxx.x=1; xxx.y=2;xxx.z=3; xxx.printInfo(); //输出(1,2,3) var yyy = Coordinate(); yyy ..x = 1 ..y = 2; //级联运算符,等同于yyy.x=1; yyy.y=2; yyy.printInfo(); //输出(1,2) print (yyy is Point); //true print(yyy is Coordinate); //true

可以看出,子类Coordinate采用接口实现的方式,仅仅是获取到了父类Point的一个“空壳子”,只能从语义层面当成接口Point来用,但并不能复用Point的原有实现。那么,我们是否能够找到方法去复用Point的对应方法实现呢?

也许你很快就想到了,我可以让Coordinate继承Point,来复用其对应的方法。但,如果Coordinate还有其他的父类,我们又该如何处理呢?

其实,除了继承和接口实现之外,Dart还提供了另一种机制来实现类的复用,即“混入”(Mixin)。混入鼓励代码重用,可以被视为具有实现方法的接口。这样一来,不仅可以解决Dart缺少对多重继承的支持问题,还能够避免由于多重继承可能导致的歧义(菱形问题)。 备注:继承歧义,也叫菱形问题,是支持多继承的编程语言中一个相当棘手的问题。当B类和C类继承自A类,而D类继承自B类和C类时会产生歧义。如果A中有一个方法在B和C中已经覆写,而D没有覆写它,那么D继承的方法的版本是B类,还是C类的呢?

要使用混入,只需要with关键字即可。我们来试着改造Coordinate的实现,把类中的变量声明和函数实现全部删掉:

class Coordinate with Point { } var yyy = Coordinate(); print (yyy is Point); //true print(yyy is Coordinate); //true

可以看到,通过混入,一个类里可以以非继承的方式使用其他类中的变量与方法,效果正如你想象的那样。

运算符

Dart和绝大部分编程语言的运算符一样,所以你可以用熟悉的方式去执行程序代码运算。不过,Dart多了几个额外的运算符,用于简化处理变量实例缺失(即null)的情况

  • ?.运算符:假设Point类有printInfo()方法,p是Point的一个可能为null的实例。那么,p调用成员方法的安全代码,可以简化为p?.printInfo() ,表示p为null的时候跳过,避免抛出异常。
  • ??= 运算符:如果a为null,则给a赋值value,否则跳过。这种用默认值兜底的赋值语句在Dart中我们可以用a ??= value表示。
  • ??运算符:如果a不为null,返回a的值,否则返回b。在Java或者C++中,我们需要通过三元表达式(a != null)? a : b来实现这种情况。而在Dart中,这类代码可以简化为a ?? b。

在Dart中,一切都是对象,就连运算符也是对象成员函数的一部分。

对于系统的运算符,一般情况下只支持基本数据类型和标准库中提供的类型。而对于用户自定义的类,如果想支持基本操作,比如比较大小、相加相减等,则需要用户自己来定义关于这个运算符的具体实现。

Dart提供了类似C++的运算符覆写机制,使得我们不仅可以覆写方法,还可以覆写或者自定义运算符。

接下来,我们一起看一个Vector类中自定义“+”运算符和覆写”==“运算符的例子: class Vector { num x, y; Vector(this.x, this.y); // 自定义相加运算符,实现向量相加 Vector operator +(Vector v) => Vector(x + v.x, y + v.y); // 覆写相等运算符,判断向量相等 bool operator == (dynamic v) => x == v.x && y == v.y; } final x = Vector(3, 3); final y = Vector(2, 2); final z = Vector(1, 1); print(x == (y + z)); // 输出true

operator是Dart的关键字,与运算符一起使用,表示一个类成员运算符函数。在理解时,我们应该把operator和运算符作为整体,看作是一个成员函数名。

总结

函数、类与运算符是Dart处理信息的抽象手段。从今天的学习中你可以发现,Dart面向对象的设计吸纳了其他编程语言的优点,表达和处理信息的方式既简单又简洁,但又不失强大。

通过这两篇文章的内容,相信你已经了解了Dart的基本设计思路,熟悉了在Flutter开发中常用的语法特性,也已经具备了快速上手实践的能力。

接下来,我们简单回顾一下今天的内容,以便加深记忆与理解。

首先,我们认识了函数。函数也是对象,可以被定义为变量,或者参数。Dart不支持函数重载,但提供了可选命名参数和可选参数的方式,从而解决了函数声明时需要传递多个参数的可维护性。

然后,我带你学习了类。类提供了数据和函数的抽象复用能力,可以通过继承(父类继承,接口实现)和非继承(Mixin)方式实现复用。在类的内部,关于成员变量,Dart提供了包括命名构造函数和初始化列表在内的两种初始化方式。

最后,需要注意的是,运算符也是对象成员函数的一部分,可以覆写或者自定义。

思考题

最后,请你思考以下两个问题。

  • 你是怎样理解父类继承,接口实现和混入的?我们应该在什么场景下使用它们?
  • 在父类继承的场景中,父类子类之间的构造函数执行顺序是怎样的?如果父类有多个构造函数,子类也有多个构造函数,如何从代码层面确保父类子类之间构造函数的正确调用? class Point { num x, y; Point() : this.make(0,0); Point.left(x) : this.make(x,0); Point.right(y) : this.make(0,y); Point.make(this.x, this.y); void printInfo() => print(‘($x,$y)’); } class Vector extends Point{ num z = 0; //5个构造函数 Vector Vector.left; Vector.middle Vector.right Vector.make // @override void printInfo() => print(‘($x,$y,$z)’); //覆写了printInfo实现 }

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参考资料

https://learn.lianglianglee.com/%e4%b8%93%e6%a0%8f/Flutter%e6%a0%b8%e5%bf%83%e6%8a%80%e6%9c%af%e4%b8%8e%e5%ae%9e%e6%88%98/07%20%e5%87%bd%e6%95%b0%e3%80%81%e7%b1%bb%e4%b8%8e%e8%bf%90%e7%ae%97%e7%ac%a6%ef%bc%9aDart%e6%98%af%e5%a6%82%e4%bd%95%e5%a4%84%e7%90%86%e4%bf%a1%e6%81%af%e7%9a%84%ef%bc%9f.md