在上一篇文章中，我通過一個基本 hello word 的示例，帶你體驗了 Dart 的基礎語法與類型變量，并與其他編程語言的特性進行對比，希望可以幫助你快速建立起對 Dart 的初步印象。 其實，編程語言雖然千差萬別，但歸根結底，它們的設計思想無非就是回答兩個問題： * 如何表示信息； * 如何處理信息。 在上一篇文章中，我們已經解決了 Dart 如何表示信息的問題，今天這篇文章我就著重和你分享它是如何處理信息的。 作為一門真正面向對象的編程語言，Dart 將處理信息的過程抽象為了對象，以結構化的方式將功能分解，而函數、類與運算符就是抽象中最重要的手段。 接下來，我就從函數、類與運算符的角度，來進一步和你講述 Dart 面向對象設計的基本思路。 ## 函數 函數是一段用來獨立地完成某個功能的代碼。我在上一篇文章中和你提到，在 Dart 中，所有類型都是對象類型，函數也是對象，它的類型叫作 Function。這意味著函數也可以被定義為變量，甚至可以被定義為參數傳遞給另一個函數。 在下面這段代碼示例中，我定義了一個判斷整數是否為 0 的 isZero 函數，并把它傳遞了給另一個 printInfo 函數，完成格式化打印出判斷結果的功能。 ~~~ bool isZero(int number) { // 判斷整數是否為 0 return number == 0; } void printInfo(int number,Function check) { // 用 check 函數來判斷整數是否為 0 print("$number is Zero: ${check(number)}"); } Function f = isZero; int x = 10; int y = 0; printInfo(x,f); // 輸出 10 is Zero: false printInfo(y,f); // 輸出 0 is Zero: true ~~~ 如果函數體只有一行表達式，就比如上面示例中的 isZero 和 printInfo 函數，我們還可以像 JavaScript 語言那樣用箭頭函數來簡化這個函數： ~~~ bool isZero(int number) => number == 0; void printInfo(int number,Function check) => print("$number is Zero: ${check(number)}"); ~~~ 有時，一個函數中可能需要傳遞多個參數。那么，如何讓這類函數的參數聲明變得更加優雅、可維護，同時降低調用者的使用成本呢？ C++ 與 Java 的做法是，提供函數的重載，即提供同名但參數不同的函數。但**Dart 認為重載會導致混亂，因此從設計之初就不支持重載，而是提供了可選命名參數和可選參數**。 具體方式是，在聲明函數時： * 給參數增加{}，以 paramName: value 的方式指定調用參數，也就是可選命名參數； * 給參數增加 \[\]，則意味著這些參數是可以忽略的，也就是可選參數。 在使用這兩種方式定義函數時，我們還可以在參數未傳遞時設置默認值。我以一個只有兩個參數的簡單函數為例，來和你說明這兩種方式的具體用法： ~~~ // 要達到可選命名參數的用法，那就在定義函數的時候給參數加上 {} void enable1Flags({bool bold, bool hidden}) => print("$bold , $hidden"); // 定義可選命名參數時增加默認值 void enable2Flags({bool bold = true, bool hidden = false}) => print("$bold ,$hidden"); // 可忽略的參數在函數定義時用 [] 符號指定 void enable3Flags(bool bold, [bool hidden]) => print("$bold ,$hidden"); // 定義可忽略參數時增加默認值 void enable4Flags(bool bold, [bool hidden = false]) => print("$bold ,$hidden"); // 可選命名參數函數調用 enable1Flags(bold: true, hidden: false); //true, false enable1Flags(bold: true); //true, null enable2Flags(bold: false); //false, false // 可忽略參數函數調用 enable3Flags(true, false); //true, false enable3Flags(true,); //true, null enable4Flags(true); //true, false enable4Flags(true,true); // true, true ~~~ **這里我要和你強調的是，在 Flutter 中會大量用到可選命名參數的方式，你一定要記住它的用法。** ## 類 類是特定類型的數據和方法的集合，也是創建對象的模板。與其他語言一樣，Dart 為類概念提供了內置支持。 ### 類的定義及初始化 Dart 是面向對象的語言，每個對象都是一個類的實例，都繼承自頂層類型 Object。在 Dart 中，實例變量與實例方法、類變量與類方法的聲明與 Java 類似，我就不再過多展開了。 值得一提的是，Dart 中并沒有 public、protected、private 這些關鍵字，我們只要在聲明變量與方法時，在前面加上“\_”即可作為 private 方法使用。如果不加“\_”，則默認為 public。不過，**“\_”的限制范圍并不是類訪問級別的，而是庫訪問級別**。 接下來，我們以一個具體的案例看看**Dart 是如何定義和使用類的。** 我在 Point 類中，定義了兩個成員變量 x 和 y，通過構造函數語法糖進行初始化，成員函數 printInfo 的作用是打印它們的信息；而類變量 factor，則在聲明時就已經賦好了默認值 0，類函數 printZValue 會打印出它的信息。 ~~~ class Point { num x, y; static num factor = 0; // 語法糖，等同于在函數體內：this.x = x;this.y = y; Point(this.x,this.y); void printInfo() => print('($x, $y)'); static void printZValue() => print('$factor'); } var p = new Point(100,200); // new 關鍵字可以省略 p.printInfo(); // 輸出 (100, 200); Point.factor = 10; Point.printZValue(); // 輸出 10 ~~~ 有時候類的實例化需要根據參數提供多種初始化方式。除了可選命名參數和可選參數之外，Dart 還提供了**命名構造函數**的方式，使得類的實例化過程語義更清晰。 此外，**與 C++ 類似，Dart 支持初始化列表**。在構造函數的函數體真正執行之前，你還有機會給實例變量賦值，甚至重定向至另一個構造函數。 如下面實例所示，Point 類中有兩個構造函數 Point.bottom 與 Point，其中：Point.bottom 將其成員變量的初始化重定向到了 Point 中，而 Point 則在初始化列表中為 z 賦上了默認值 0。 ~~~ class Point { num x, y, z; Point(this.x, this.y) : z = 0; // 初始化變量 z Point.bottom(num x) : this(x, 0); // 重定向構造函數 void printInfo() => print('($x,$y,$z)'); } var p = Point.bottom(100); p.printInfo(); // 輸出 (100,0,0) ~~~ ### 復用 在面向對象的編程語言中，將其他類的變量與方法納入本類中進行復用的方式一般有兩種：**繼承父類和接口實現**。當然，在 Dart 也不例外。 在 Dart 中，你可以對同一個父類進行繼承或接口實現： * 繼承父類意味著，子類由父類派生，會自動獲取父類的成員變量和方法實現，子類可以根據需要覆寫構造函數及父類方法； * 接口實現則意味著，子類獲取到的僅僅是接口的成員變量符號和方法符號，需要重新實現成員變量，以及方法的聲明和初始化，否則編譯器會報錯。 接下來，我以一個例子和你說明**在 Dart 中繼承和接口的差別**。 Vector 通過繼承 Point 的方式增加了成員變量，并覆寫了 printInfo 的實現；而 Coordinate，則通過接口實現的方式，覆寫了 Point 的變量定義及函數實現： ~~~ class Point { num x = 0, y = 0; void printInfo() => print('($x,$y)'); } //Vector 繼承自 Point class Vector extends Point{ num z = 0; @override void printInfo() => print('($x,$y,$z)'); // 覆寫了 printInfo 實現 } //Coordinate 是對 Point 的接口實現 class Coordinate implements Point { num x = 0, y = 0; // 成員變量需要重新聲明 void printInfo() => print('($x,$y)'); // 成員函數需要重新聲明實現 } var xxx = Vector(); xxx ..x = 1 ..y = 2 ..z = 3; // 級聯運算符，等同于 xxx.x=1; xxx.y=2;xxx.z=3; xxx.printInfo(); // 輸出 (1,2,3) var yyy = Coordinate(); yyy ..x = 1 ..y = 2; // 級聯運算符，等同于 yyy.x=1; yyy.y=2; yyy.printInfo(); // 輸出 (1,2) print (yyy is Point); //true print(yyy is Coordinate); //true ~~~ 可以看出，子類 Coordinate 采用接口實現的方式，僅僅是獲取到了父類 Point 的一個“空殼子”，只能從語義層面當成接口 Point 來用，但并不能復用 Point 的原有實現。那么，**我們是否能夠找到方法去復用 Point 的對應方法實現呢？** 也許你很快就想到了，我可以讓 Coordinate 繼承 Point，來復用其對應的方法。但，如果 Coordinate 還有其他的父類，我們又該如何處理呢？ 其實，**除了繼承和接口實現之外，Dart 還提供了另一種機制來實現類的復用，即“混入”（Mixin）**。混入鼓勵代碼重用，可以被視為具有實現方法的接口。這樣一來，不僅可以解決 Dart 缺少對多重繼承的支持問題，還能夠避免由于多重繼承可能導致的歧義（菱形問題）。 >[info] 備注：繼承歧義，也叫菱形問題，是支持多繼承的編程語言中一個相當棘手的問題。當 B 類和 C 類繼承自 A 類，而 D 類繼承自 B 類和 C 類時會產生歧義。如果 A 中有一個方法在 B 和 C 中已經覆寫，而 D 沒有覆寫它，那么 D 繼承的方法的版本是 B 類，還是 C 類的呢？ **要使用混入，只需要 with 關鍵字即可**。我們來試著改造 Coordinate 的實現，把類中的變量聲明和函數實現全部刪掉： ~~~ class Coordinate with Point { } var yyy = Coordinate(); print (yyy is Point); //true print(yyy is Coordinate); //true ~~~ 可以看到，通過混入，一個類里可以以非繼承的方式使用其他類中的變量與方法，效果正如你想象的那樣。 ## 運算符 Dart 和絕大部分編程語言的運算符一樣，所以你可以用熟悉的方式去執行程序代碼運算。不過，**Dart 多了幾個額外的運算符，用于簡化處理變量實例缺失（即 null）的情況**。 * **?.運算符**：假設 Point 類有 printInfo() 方法，p 是 Point 的一個可能為 null 的實例。那么，p 調用成員方法的安全代碼，可以簡化為 p?.printInfo() ，表示 p 為 null 的時候跳過，避免拋出異常。 * **??=運算符**：如果 a 為 null，則給 a 賦值 value，否則跳過。這種用默認值兜底的賦值語句在 Dart 中我們可以用 a ??= value 表示。 * **??運算符**：如果 a 不為 null，返回 a 的值，否則返回 b。在 Java 或者 C++ 中，我們需要通過三元表達式 (a != null)? a : b 來實現這種情況。而在 Dart 中，這類代碼可以簡化為 a ?? b。 **在 Dart 中，一切都是對象，就連運算符也是對象成員函數的一部分。** 對于系統的運算符，一般情況下只支持基本數據類型和標準庫中提供的類型。而對于用戶自定義的類，如果想支持基本操作，比如比較大小、相加相減等，則需要用戶自己來定義關于這個運算符的具體實現。 **Dart 提供了類似 C++ 的運算符覆寫機制**，使得我們不僅可以覆寫方法，還可以覆寫或者自定義運算符。 接下來，我們一起看一個 Vector 類中自定義“+”運算符和覆寫"=="運算符的例子： ~~~ class Vector { num x, y; Vector(this.x, this.y); // 自定義相加運算符，實現向量相加 Vector operator +(Vector v) => Vector(x + v.x, y + v.y); // 覆寫相等運算符，判斷向量相等 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)); // 輸出 true ~~~ operator 是 Dart 的關鍵字，與運算符一起使用，表示一個類成員運算符函數。在理解時，我們應該把 operator 和運算符作為整體，看作是一個成員函數名。 ## 總結 函數、類與運算符是 Dart 處理信息的抽象手段。從今天的學習中你可以發現，Dart 面向對象的設計吸納了其他編程語言的優點，表達和處理信息的方式既簡單又簡潔，但又不失強大。 通過這兩篇文章的內容，相信你已經了解了 Dart 的基本設計思路，熟悉了在 Flutter 開發中常用的語法特性，也已經具備了快速上手實踐的能力。 接下來，我們簡單回顧一下今天的內容，以便加深記憶與理解。 首先，我們認識了函數。函數也是對象，可以被定義為變量，或者參數。Dart 不支持函數重載，但提供了可選命名參數和可選參數的方式，從而解決了函數聲明時需要傳遞多個參數的可維護性。 然后，我帶你學習了類。類提供了數據和函數的抽象復用能力，可以通過繼承（父類繼承，接口實現）和非繼承（Mixin）方式實現復用。在類的內部，關于成員變量，Dart 提供了包括命名構造函數和初始化列表在內的兩種初始化方式。 最后，需要注意的是，運算符也是對象成員函數的一部分，可以覆寫或者自定義。 ## 思考題 最后，請你思考以下兩個問題。 1. 你是怎樣理解父類繼承，接口實現和混入的？我們應該在什么場景下使用它們？ 2. 在父類繼承的場景中，父類子類之間的構造函數執行順序是怎樣的？如果父類有多個構造函數，子類也有多個構造函數，如何從代碼層面確保父類子類之間構造函數的正確調用？ ~~~ 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 個構造函數 Vector Vector.left; Vector.middle Vector.right Vector.make */ @override void printInfo() => print('($x,$y,$z)'); // 覆寫了 printInfo 實現 } ~~~