Scala for-comprehension

发表于 2017-04-22 分类于 Scala 阅读次数：

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Scala 作为函数式语言，提供了很多用于高阶函数来解决一类范式问题；

但是，使用过多的高阶函数就会让代码的可读性变差；

所以，对此 Scala 提供了一种类 Python 的简便的语法糖，用来解决代码的可读性问题。

1. 问题背景

在这里举一个 Effective Scala 中的例子：

比如说，我要列出所有不同字母组成的 pair，那么该怎么办呢？

如果用 Java 的话，就会有两层 for，那么在 Scala 下，我们就应该用到 flatMap：

val chars = 'a' to 'z'

chars flatMap { a =>
    chars flatMap { b =>
        Vector("%c%c".format(a, b))
    }
} filter { s => s.head != s.last }

这里用到了两个 flatMap，为什么？

首先，如果都使用 map，那么内部的 map 将元素转变为了 Vector；

而 char 作为 Range，会默认选择 Vector 作为 map 的选项；

此时， a 转换成的东西就变成了 Vector[Vector[String]]；

而 chars 又会默认生成一层 Vector；

所以，最后生成的东西就会有三层 Vector，即 Vector[Vector[Vector(String)]]；

所以，我们需要两次 flatten 进行展平，才能最终得到 Vector(String)；

这也是为什么需要两次 flatMap 的原因。

可以看到，如果采用 flatMap，那么操作就会变得十分难以理解。

对此，Scala 提供了一种简便的，用于生成 Seq 的 for 表达式；

通常称为 for-comprehension，也称为 Sequence Comprehension，或者 for expression。

它的语法结构如下：

for (s) yield e

其中，s 被称作 enumerators，e 则是遍历生成的元素；

表达式对于 s 有以下几点要求：

s 是 generator 和 filter 组成的，以分号间隔的语句序列。
genrator 的形式为： p <- c。

其中 p 是一个模式(pattern)，c 则是一个集合
filter 的形式为 if condition，其中 condition 是个布尔表达式
允许多个 generator，但是在下面的 generator 必须比在上面的要变化的快。

换成指令性语言的话，就是在下面的 generator 必须在更内部的 for 循环中。

经过执行之后，这个表达式会返回一个由 e 组成的集合；

具体返回的集合类型，例如 List 和 Vector，则由 s 来决定；

如果类型不能满足，则会向类型结构的上一层回溯，直到找到一个最接近的满足要求的类型为止。

同时，for-comprehension 可以使用花括号代替圆括号，此时，就不需要用分号来分隔语句了。

那么，对于上面的问题，我们试着使用 for-comprehension 来解决：

val chars = 'a' to 'z'

for {
    a <- chars
    b <- chars
    if (a != b)
} yield "%c%c".format(a, b)

可以看到，使用 for-comprehension 来解决，写出来的代码会比 flatMap 简单得多。

对于上面的表达式，它的返回类型是什么呢？

实际上，是一个 Vector。

为什么是一个 Vector ？

这是因为，chars 实际上是一个 Range 对象；

而对于 Range 对象，它不能拥有一堆 String；

此时，Scala 编译器会在类型结构中向上寻找最近的满足条件的类型；

此时，寻找到的是 IndexedSeq，而这个类型的默认 Seq 实现就是 Vector