scala - 为什么我可以在模式匹配中使用::运算符和 Seq 而不是其他地方

Question

所以我对 Scala 中关于 Seq 的这种行为感到非常困惑。

使用模式匹配时，我可以使用 :: 或 +: 运算符，它们似乎可以互换

val s=Seq(1,2,3)
s match{
case x :: l => ...

但是当我尝试在不同的情况下使用 :: 时，如下所示:

val s=1::Seq(2,3)

我收到 "value :: is not a member of Seq[Int]" 消息。我知道我应该在 Seq 中使用 += 和 =+ 运算符，但是为什么 :: 仅适用于模式匹配场景吗？

Answer 1

:: 用于 List s，实际上 Seq.apply 目前会给你一个 List :

scala> val s = Seq(1,2,3)
s: Seq[Int] = List(1, 2, 3)

所以值 s 的类型是 Seq[Int] ，但它指向的对象是 List[Int] 类型。没关系，因为 List 扩展了 Seq 。这当然会匹配一个涉及 :: 的模式，因为它实际上是一个 List :

scala> s match { case x :: xs => x }
res2: Int = 1

但是表达式 Seq(1,2,3) 的类型不是 List[Int] 而是 Seq[Int] —— 即使实际对象确实是 List 。所以以下失败，因为 Seq 没有定义 :: 方法:

scala> val s = 1 :: Seq(2,3)
<console>:7: error: value :: is not a member of Seq[Int]
       val s = 1 :: Seq(2,3)

您必须改用 Seq 的方法:

scala> val s = 1 +: Seq(2,3)
s: Seq[Int] = List(1, 2, 3)

造成混淆的关键是，当您对 s 之类的值调用方法时，可用的方法集完全取决于该值的静态类型，而模式匹配会检查匹配的对象是否属于 :: 类。

为了说明这一点，让我们编译一些示例代码并使用 javap 查看字节码； first 方法的前几条指令检查参数是否属于 :: 类(而不是其他扩展 Seq 的类)并将其转换为:

NS% cat Test.scala
object Test {
  def first(xs: Seq[Int]) = xs match { case x :: xs => x }
}

NS% javap -c Test\$.class
Compiled from "Test.scala"
public final class Test$ {
  public static final Test$ MODULE$;

  public static {};
    Code:
       0: new           #2                  // class Test$
       3: invokespecial #12                 // Method "<init>":()V
       6: return

  public int first(scala.collection.Seq<java.lang.Object>);
    Code:
       0: aload_1
       1: astore_2
       2: aload_2
       3: instanceof    #16                 // class scala/collection/immutable/$colon$colon
       6: ifeq          30
       9: aload_2
      10: checkcast     #16                 // class scala/collection/immutable/$colon$colon
      13: astore_3
      14: aload_3
      15: invokevirtual #20                 // Method scala/collection/immutable/$colon$colon.head:()Ljava/lang/Object;
      18: invokestatic  #26                 // Method scala/runtime/BoxesRunTime.unboxToInt:(Ljava/lang/Object;)I
      21: istore        4
      23: iload         4
      25: istore        5
      27: iload         5
      29: ireturn
      30: new           #28                 // class scala/MatchError
      33: dup
      34: aload_2
      35: invokespecial #31                 // Method scala/MatchError."<init>":(Ljava/lang/Object;)V
      38: athrow

最后，你可能会问为什么 Scala 的人没有让 :: 成为 Seq 的等效方法(在前面添加一个元素)。如果他们有，那么 1 :: Seq(2,3) 会起作用。

但是对于 Seq 他们真的需要一对运算符，一个用于前置(这个必须以冒号结尾，以便它是右结合的)和一个用于附加。您想避免将元素附加到 List ，因为您必须遍历现有元素才能这样做，但通常情况下 Seq 并非如此——例如append 对于 Vector 非常有效。所以他们选择 +: 作为前置， :+ 作为追加。

当然，你可以问他们为什么不使用 +: 来匹配 List 。我不知道完整的答案。我确实知道 Seq 来自具有列表结构的其他语言，所以部分答案可能是与既定约定的一致性。也许他们没有意识到他们需要一对匹配的运算符来用于 :: 的父类(super class)型，直到为时已晚——不确定。有人知道这里的历史吗？