Scala中非布尔类型的逻辑运算符

Question

我喜欢使用布尔运算符编写简洁的代码，而不是在（通常是动态）语言中使用条件语句来编写代码，比如Lisp、Python或JavaScript中的典型方式：

x = someString or "default string"

vs

if someString:
    x = someString
else:
    x = "default string"

在Scala中，我想到了以下内容：

object Helpers {
  case class NonBooleanLogic[A](x: A) {
    // I could overload the default && and ||
    // but I think new operators are less 'surprise prone'
    def |||(y: => A)(implicit booleanConversion: A => Boolean) = if (x) x else y
    def &&&(y: => A)(implicit booleanConversion: A => Boolean) = if (!x) x else y
  }

  implicit def num2bool(n : Int) = n != 0

  implicit def seq2bool(s : Seq[Any]) = !s.isEmpty

  implicit def any2bool(x : Any) = x != null

  implicit def asNonBoolean[T](x: T) = NonBooleanLogic(x)
}

object SandBox {
  // some tests cases...

  1 ||| 2                                         //> res2: Int = 1

  val x : String = null                           //> x  : String = null
  x ||| "hello"                                   //> res3: String = hello

  //works promoting 2 to Float
  1.0 &&& 2                                       //> res4: Double = 2.0

  //this doesn't work :(
  1 &&& 2.0
}

但是有两个问题：

1. 如何使其适用于具有共同祖先的类型，而不会回到 Any 类型？
2. 这太酷了，肯定有其他人做过这件事，可能在一个更好的文档、测试和全面的库中。在哪里可以找到它？

- fortran

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顺便说一句，这种写法更符合惯用语：val x = if (someString != null && someString.size() > 0) someString else "default string"; - Tomasz Nurkiewicz

它应该是 JavaScript，而不是 Scala。 - fortran

你的第二个代码片段可以这样写：val x = Option(someString).filterNot(_.isEmpty).getOrElse("default string") 或者 val x = if(someString != null && someString.size() > 0) someString else "default string"。 - om-nom-nom

我想我会把代码片段改成Python，这样就不用一遍又一遍地回答同样的问题了 xD - fortran

Answer 1

我会坚持使用Option[T]...这种写法，这更符合Scala的惯用法。我也经常在验证中使用它，例如：在Web表单中，有时空字符串不应被视为有效的用户输入。

例如，如果您认为null字符串/长度为零的字符串（""）为false，则任何null引用也为false，任何数字零也为false，您可以编写以下隐式定义。

object MyOptionConverter
{
    implicit def toOption(any: AnyRef) = Option(any)
    implicit def toOption(str: String) = {
        Option(str).filter(_.length > 0)
    }

    implicit def toOption[T](value: T)(implicit num: Numeric[T]): Option[T] = {
        Option(value).filter(_ != 0)
    }
}

import MyOptionConverter._

println(1 getOrElse 10)   // 1
println(5.5 getOrElse 20) // 5.5
println(0 getOrElse 30)  // 30
println(0.0 getOrElse 40) // 40
println((null: String) getOrElse "Hello")  // Hello
println((null: AnyRef) getOrElse "No object") // No object
println("World" getOrElse "Hello")

如果你真的需要定义自己的运算符，可以将其转换为一个包含Option[T]的类，并在其中添加运算符。

object MyOptionConverter
{
    class MyBooleanLogic[T](x: Option[T], origin: T)
    {
        def |||(defaultValue: T) = x.getOrElse(defaultValue)
        def &&&(defaultValue: T) = x.isDefined match {
            case true  => defaultValue
            case false => origin
        }
    }

    implicit def toOption(any: AnyRef) = {
        new MyBooleanLogic(Option(any), any)
    }
    implicit def toOption(str: String) = {
        new MyBooleanLogic(Option(str).filter(_.length > 0), str)
    }

    implicit def toOption[T](value: T)(implicit num: Numeric[T])= {
        new MyBooleanLogic(Option(value).filter(_ != 0), value)
    }
}

import MyOptionConverter._

println(1 ||| 10)   // 1
println(5.5 ||| 20) // 5.5
println(0 ||| 30)  // 30
println(0.0 ||| 40) // 40
println((null: String) ||| "Hello")  // Hello
println((null: AnyRef) ||| "No object") // No object
println("World" ||| "Hello")


println(1 &&& 10)   // 10
println(5.5 &&& 20) // 20
println(0 &&& 30)  // 0
println(0.0 &&& 40) // 0.0
println((null: String) &&& "Hello")  // null
println((null: AnyRef) &&& "No object") // null
println("World" &&& "Hello") // Hello

- Brian Hsu

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好的，只使用Option类型和getOrElse方法会让and方法有点孤立...在创建或覆盖逻辑运算符时引入它似乎有点多余甚至是不必要的 :-/ 尽管我喜欢隐式的Numeric转换！:D - fortran

Answer 2

“听起来你正在尝试设计类似于Monad的东西。你想要做的事情已经内置在语言中，并且在惯用的Scala中很常见。虽然我不是Monad的专家，但他们说Option是一种Monad类型。”

“你特别要求能够编写：”

val x = someString or "default string"

什么会导致someString的值为false？在大多数语言中，你会测试if（someString！= null），这也是你在示例中所做的。惯用的Scala避免使用null，而是使用None。

因此，在Scala语法中，你会有

val someString:Option[String] = getAString()

或者

val someString:Option[String] = Some("whatever")

或者

val someString:Option[String] = None

然后你会有：

val x = someString getOrElse "default string"

这几乎就是您想要的。

如果您想自己实现类似的东西，请查看Option中getOrElse接口的界面（在Map和标准库中的其他位置存在类似版本）：

final def getOrElse[B >: A](default: ⇒ B): B

在这个例子中，选项someString具有类型（即String），由A表示。B必须是A或A的超类型。返回类型将是B（可能是A）。例如：

val x:Option[Int]=1
x getOrElse 1.0 // this will be an AnyVal, not Any.

AnyVal是Int和Double的最特定的共同祖先。请注意，这里是AnyVal，而不是Any。

如果您想让它成为Double而不是AnyVal，则需要将x作为Option[Double]（或者您需要另一个隐式转换）。从Int到Double有内置的隐式转换，但是没有从Option[Int]到Option[Double]的转换。隐式转换是您的2被提升为Float的原因，而不是因为您的布尔逻辑。

我认为您的运算符和隐式方法并不是解决此类问题的最佳方法。有许多使用Options、filter、exists、map、flatMap等简洁优雅的Scala代码编写方式，可以处理您想要执行的操作类型。

您可能会发现这个对您有帮助：

http://www.codecommit.com/blog/ruby/monads-are-not-metaphors

- nairbv

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另请参阅：http://james-iry.blogspot.co.uk/2007/09/monads-are-elephants-part-1.html?m=1 - 你展示的所有代码示例都没有依赖于 Option 是一个 monad。Monad 类似于接口；它描述了类型可能具有的一些属性，但并不一定是全部。 - Ben James

是的...我正在回答他问题中的一个具体部分。他更一般的想法，将某些值转换为奇怪的“false”概念，然后有一些值到值的映射...似乎相关。不过，我可能对相关性有所错误。 - nairbv

Answer 3

我只为 ||| 版本创建了一个样例，目的是展示概念。代码可能需要改进，因为我有点仓促。

// Create a type that does the conversion, C is the resulting type
trait Converter[A, B, C] {
  def convert(a: A, b: => B)(implicit bool: BooleanConverter[A]): C
}

trait LowerPriorityConverter {
  // We can convert any type as long as we know how to convert A to a Boolean
  // The resulting type should be a supertype of both A and B
  implicit def anyConverter[A <: C, B <: C, C] = new Converter[A, B, C] {
    def convert(a: A, b: => B)(implicit bool: BooleanConverter[A]) = if (a) a else b
  }

  // We can go more specific if we can find a view from B to A
  implicit def aViewConverter[B <% A, A] = anyConverter[A, A, A]
}

object Converter extends LowerPriorityConverter {

  // For Doubles, Floats and Ints we have a specialized conversion as long as the
  // second type is a Numeric

  implicit def doubleConverter[A <: Double: Numeric, B: Numeric] = 
    new Converter[A, B, Double] {
      def convert(a: A, b: => B)(implicit bool: BooleanConverter[A]) =
        if (a) a else implicitly[Numeric[B]].toDouble(b)
    }
  implicit def floatConverter[A <: Float: Numeric, B: Numeric] = 
    new Converter[A, B, Float] {
      def convert(a: A, b: => B)(implicit bool: BooleanConverter[A]) = 
        if (a) a else implicitly[Numeric[B]].toFloat(b)
    }
  implicit def intConverter[A <: Int: Numeric, B: Numeric] = 
    new Converter[A, B, Int] {
      def convert(a: A, b: => B)(implicit bool: BooleanConverter[A]) = 
        if (a) a else implicitly[Numeric[B]].toInt(b)
    }
}

// We have created a typeclass for the boolean converters as well, 
// this allows us to use more generic types for the converters
trait BooleanConverter[A] extends (A => Boolean)

trait LowerPriorityBooleanConverter {
  implicit def any2bool = new BooleanConverter[AnyRef] {
    def apply(s: AnyRef) = s != null
  }
}

object BooleanConverter extends LowerPriorityBooleanConverter {

  implicit def num2bool[T: Numeric] = new BooleanConverter[T] {
    def apply(n: T) = implicitly[Numeric[T]].zero != n
  }

  // Note that this could catch String as well
  implicit def seq2bool[T <% GenTraversableOnce[_]] = new BooleanConverter[T] {
    def apply(s: T) = s != null && !s.isEmpty
  }

}

// This is similar to the original post
implicit class NonBooleanLogic[A](x: A) {

  // Note that we let the implicit converter determine the return type 
  // of the method
  def |||[B, C](y: => B)(
    // make sure we have implicits for both a converter and a boolean converter
    implicit converter: Converter[A, B, C], bool: BooleanConverter[A]): C =
    // do the actual conversion
    converter.convert(x, y)
}

带有几个测试的结果：

1 ||| 2                                       //> res0: Int = 1
(null: String) ||| "test"                     //> res1: String = test
1.0 ||| 2                                     //> res2: Double = 1.0
1 ||| 2.0                                     //> res3: Int = 1
List() ||| Seq("test")                        //> res4: Seq[String] = List(test)
1f ||| 2.0                                    //> res5: Float = 1.0
1f ||| 2f                                     //> res6: Float = 1.0
0f ||| 2.0                                    //> res7: Float = 2.0
0 ||| 2f                                      //> res8: Int = 2
2.0 ||| 2f                                    //> res9: Double = 2.0
2.0 ||| 3.0                                   //> res10: Double = 2.0
Seq("test") ||| List()                        //> res11: Seq[String] = List(test)
"" ||| "test"                                 //> res12: String = test

正如您所看到的，为了保留类型，我们需要使用特定的模式。我是从这里我的一个问题的答案中学到的：如何在Scala中定义一个方法，使其返回类型基于参数类型和类型参数？ 这种方法的好处是您可以添加特定类型的转换器，而不必更改原始代码。

- EECOLOR