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kotlin基本类型

2023-05-16

基本类型

在 Kotlin 中，所有东西都是对象，在这个意义上讲我们可以在任何变量上调用成员函数与属性。 一些类型可以有特殊的内部表示——例如，数字、字符以及布尔可以在运行时表示为原生类型值，但是对于用户来说，它们看起来就像普通的类。 在本节中，我们会描述 Kotlin 中使用的基本类型：数字、布尔、 字符、数组与字符串。

数字

整数类型

Kotlin 提供了一组表示数字的内置类型。 对于整数，有四种不同大小的类型，因此值的范围也不同。

类型大小（比特数）最小值最大值
Byte8-128127
Short16-3276832767
Int32-2,147,483,648 (-231)2,147,483,647 (231 - 1)
Long64-9,223,372,036,854,775,808 (-263)9,223,372,036,854,775,807 (263 - 1)

所有以未超出 Int 最大值的整型值初始化的变量都会推断为 Int 类型。如果初始值超过了其最大值，那么推断为 Long 类型。 如需显式指定 Long 型值，请在该值后追加 L 后缀。

val one = 1 // Int
val threeBillion = 3000000000 // Long
val oneLong = 1L // Long
val oneByte: Byte = 1

浮点类型

对于实数，Kotlin 提供了浮点类型 Float 与 Double 类型。 根据 IEEE 754 标准， 两种浮点类型的十进制位数（即可以存储多少位十进制数）不同。 Float 反映了 IEEE 754 单精度，而 Double 提供了双精度。

类型大小（比特数）有效数字比特数指数比特数十进制位数
Float322486-7
Double64531115-16

可以使用带小数部分的数字初始化 Double 与 Float 变量。 小数部分与整数部分之间用句点（.）分隔 对于以小数初始化的变量，编译器会推断为 Double 类型。

val pi = 3.14 // Double
// val one: Double = 1 // 错误：类型不匹配
val oneDouble = 1.0 // Double

如需将一个值显式指定为 Float 类型，请添加 f 或 F 后缀。 如果这样的值包含多于 6～7 位十进制数，那么会将其舍入。

val e = 2.7182818284 // Double
val eFloat = 2.7182818284f // Float，实际值为 2.7182817

请注意，与一些其他语言不同，Kotlin 中的数字没有隐式拓宽转换。 例如，具有 Double 参数的函数只能对 Double 值调用，而不能对 Float、 Int 或者其他数字值调用。

fun main() {
    fun printDouble(d: Double) { print(d) }

    val i = 1    
    val d = 1.0
    val f = 1.0f 

    printDouble(d)
//    printDouble(i) // 错误：类型不匹配
//    printDouble(f) // 错误：类型不匹配
}

如需将数值转换为不同的类型，请使用显式转换。

字面常量

数值常量字面值有以下几种:

  • 十进制: 123
    • Long 类型用大写 L 标记: 123L
  • 十六进制: 0x0F
  • 二进制: 0b00001011

不支持八进制。

Kotlin 同样支持浮点数的常规表示方法:

  • 默认 double：123.5、123.5e10
  • Float 用 f 或者 F 标记: 123.5f

你可以使用下划线使数字常量更易读：

val oneMillion = 1_000_000
val creditCardNumber = 1234_5678_9012_3456L
val socialSecurityNumber = 999_99_9999L
val hexBytes = 0xFF_EC_DE_5E
val bytes = 0b11010010_01101001_10010100_10010010

JVM 平台的数字表示

在 JVM 平台数字存储为原生类型 int、 double 等。 例外情况是当创建可空数字引用如 Int? 或者使用泛型时。 在这些场景中，数字会装箱为 Java 类 Integer、 Double 等。

请注意，对相同数字的可为空引用可能是不同的对象：

fun main() {
//sampleStart
    val a: Int = 100
    val boxedA: Int? = a
    val anotherBoxedA: Int? = a

    val b: Int = 10000
    val boxedB: Int? = b
    val anotherBoxedB: Int? = b

    println(boxedA === anotherBoxedA) // true
    println(boxedB === anotherBoxedB) // false
//sampleEnd
}

由于 JVM 对 -128 到 127 的整数（Integer）应用了内存优化，因此，a 的所有可空引用实际上都是同一对象。但是没有对 b 应用内存优化，所以它们是不同对象。

另一方面，它们仍然相等:

fun main() {
//sampleStart
    val b: Int = 10000
    println(b == b) // 输出“true”
    val boxedB: Int? = b
    val anotherBoxedB: Int? = b
    println(boxedB == anotherBoxedB) // 输出“true”
//sampleEnd
}

显式转换

由于不同的表示方式，较小类型并不是较大类型的子类型。 如果它们是的话，就会出现下述问题：

// 假想的代码，实际上并不能编译：
val a: Int? = 1 // 一个装箱的 Int (java.lang.Integer)
val b: Long? = a // 隐式转换产生一个装箱的 Long (java.lang.Long)
print(b == a) // 惊！这将输出“false”鉴于 Long 的 equals() 会检测另一个是否也为 Long

所以会悄无声息地失去相等性，更别说同一性了。

因此较小的类型不能 隐式转换为较大的类型。 这意味着把 Byte 型值赋给一个 Int 变量必须显式转换。

fun main() {
//sampleStart
    val b: Byte = 1 // OK, 字面值会静态检测
    // val i: Int = b // 错误
    val i1: Int = b.toInt()
//sampleEnd
}

所有数字类型都支持转换为其他类型：

  • toByte(): Byte
  • toShort(): Short
  • toInt(): Int
  • toLong(): Long
  • toFloat(): Float
  • toDouble(): Double
  • toChar(): Char

很多情况都不需要显式类型转换，因为类型会从上下文推断出来， 而算术运算会有重载做适当转换，例如：

val l = 1L + 3 // Long + Int => Long

运算

Kotlin支持数字运算的标准集：+、 -、 *、 /、 %。它们已定义为相应的类成员。

fun main() {
//sampleStart
    println(1 + 2)
    println(2_500_000_000L - 1L)
    println(3.14 * 2.71)
    println(10.0 / 3)
//sampleEnd
}

还可以为自定义类覆盖这些操作符。详情请参见操作符重载。

整数除法

整数间的除法总是返回整数。会丢弃任何小数部分。

fun main() {
//sampleStart
    val x = 5 / 2
    //println(x == 2.5) // ERROR: Operator '==' cannot be applied to 'Int' and 'Double'
    println(x == 2)
//sampleEnd
}

对于任何两个整数类型之间的除法来说都是如此。

fun main() {
//sampleStart
    val x = 5L / 2
    println(x == 2L)
//sampleEnd
}

如需返回浮点类型，请将其中的一个参数显式转换为浮点类型。

fun main() {
//sampleStart
    val x = 5 / 2.toDouble()
    println(x == 2.5)
//sampleEnd
}

位运算

Kotlin 对整数提供了一组位运算。它们直接使用数字的比特表示在二进制级别进行操作。 位运算有可以通过中缀形式调用的函数表示。只能应用于 Int 与 Long。

val x = (1 shl 2) and 0x000FF000

这是完整的位运算列表：

  • shl(bits) – 有符号左移
  • shr(bits) – 有符号右移
  • ushr(bits) – 无符号右移
  • and(bits) – 位与
  • or(bits) – 位或
  • xor(bits) – 位异或
  • inv() – 位非

浮点数比较

本节讨论的浮点数操作如下：

  • 相等性检测：a == b 与 a != b
  • 比较操作符：a < b、 a > b、 a <= b、 a >= b
  • 区间实例以及区间检测：a..b、 x in a..b、 x !in a..b

当其中的操作数 a 与 b 都是静态已知的 Float 或 Double 或者它们对应的可空类型（声明为该类型，或者推断为该类型，或者智能类型转换的结果是该类型），两数字所形成的操作或者区间遵循 IEEE 754 浮点运算标准。

然而，为了支持泛型场景并提供全序支持，当这些操作数并非静态类型为浮点数（例如是 Any、 Comparable<……>、 类型参数）时，这些操作使用为 Float 与 Double 实现的不符合标准的 equals 与 compareTo，这会出现：

  • 认为 NaN 与其自身相等
  • 认为 NaN 比包括正无穷大（POSITIVE_INFINITY）在内的任何其他元素都大
  • 认为 -0.0 小于 0.0

无符号整型

除了整数类型，对于无符号整数，Kotlin 还提供了以下类型：

  • UByte: 无符号 8 比特整数，范围是 0 到 255
  • UShort: 无符号 16 比特整数，范围是 0 到 65535
  • UInt: 无符号 32 比特整数，范围是 0 到 2^32 - 1
  • ULong: 无符号 64 比特整数，范围是 0 到 2^64 - 1

无符号类型支持其对应有符号类型的大多数操作。

将类型从无符号类型更改为对应的有符号类型（反之亦然）是二进制不兼容变更。

无符号数组与区间

Unsigned arrays and operations on them are in Beta. They can be changed incompatibly at any time. Opt-in is required (see the details below).

与原生类型相同，每个无符号类型都有表示相应类型数组的类型：

  • UByteArray: 无符号字节数组
  • UShortArray: 无符号短整型数组
  • UIntArray: 无符号整型数组
  • ULongArray: 无符号长整型数组

与有符号整型数组一样，它们提供了类似于 Array 类的 API 而没有装箱开销。

When you use unsigned arrays, you'll get a warning that indicates that this feature is not stable yet. To remove the warning, opt in using the @ExperimentalUnsignedTypes annotation. It's up to you to decide if your clients have to explicitly opt-in into usage of your API, but keep in mind that unsigned array are not a stable feature, so an API which uses them can be broken by changes in the language. Learn more about opt-in requirements.

区间与数列也支持 UInt 与 ULong（通过这些类 UIntRange、 UIntProgression、 ULongRange、 ULongProgression）。 Together with the unsigned integer types, these classes are stable.

字面值

为使无符号整型更易于使用，Kotlin 提供了用后缀标记整型字面值来表示指定无符号类型（类似于 Float 或 Long）：

  • u与U将字面值标记为无符号。 The exact type is determined based on the expected type. If no expected type is provided, compiler will useUIntorULong` depending on the size of literal.
val b: UByte = 1u  // UByte，已提供预期类型
val s: UShort = 1u // UShort，已提供预期类型
val l: ULong = 1u  // ULong，已提供预期类型

val a1 = 42u // UInt：未提供预期类型，常量适于 UInt
val a2 = 0xFFFF_FFFF_FFFFu // ULong：未提供预期类型，常量不适于 UInt
  • uL 与 UL 显式将字面值标记为无符号长整型。
val a = 1UL // ULong，即使未提供预期类型并且常量适于 UInt

深入探讨

关于技术细节与深入探讨请参见无符号类型的语言提案。

布尔

The type Boolean represents boolean objects that can have two values: true and false.

Boolean has a nullable counterpart Boolean? that also has the null value.

Built-in operations on booleans include:

  • || – disjunction (logical OR)
  • && – conjunction (logical AND)
  • ! - negation (logical NOT)

|| and && work lazily.

fun main() {
//sampleStart
    val myTrue: Boolean = true
    val myFalse: Boolean = false
    val boolNull: Boolean? = null

    println(myTrue || myFalse)
    println(myTrue && myFalse)
    println(!myTrue)
//sampleEnd
}

On JVM: nullable references to boolean objects are boxed similarly to numbers.

字符

字符用 Char 类型表示。 字符字面值用单引号括起来: '1'。

特殊字符可以以转义反斜杠 \ 开始。 支持这几个转义序列：\t、 \b、\n、\r、\'、\"、\\ 与 \$。

编码其他字符要用 Unicode 转义序列语法：'\uFF00'。

fun main() {
//sampleStart
    val aChar: Char = 'a'

    println(aChar)
    println('\n') //prints an extra newline character
    println('\uFF00')
//sampleEnd
}

If a value of character variable is a digit, you can explicitly convert it to an Int number using the digitToInt() function.

On JVM: Like numbers, characters are boxed when a nullable reference is needed. Identity is not preserved by the boxing operation.

字符串

Kotlin 中字符串用 String 类型表示。 Generally, a string value is a sequence of characters in double quotes (").

val str = "abcd 123"

字符串的元素——字符可以使用索引运算符访问: s[i]。 You can iterate over these characters with a for loop:

fun main() {
val str = "abcd"
//sampleStart
for (c in str) {
    println(c)
}
//sampleEnd
}

字符串是不可变的。Once you initialize a string, you can't change its value or assign a new value to it. All operations that transform strings return their results in a new String object, leaving the original string unchanged.

fun main() {
//sampleStart
    val str = "abcd"
    println(str.uppercase()) // Create and print a new String object
    println(str) // the original string remains the same
//sampleEnd
}

如需连接字符串，可以用 + 操作符。这也适用于连接字符串与其他类型的值， 只要表达式中的第一个元素是字符串：

fun main() {
//sampleStart
val s = "abc" + 1
println(s + "def")
//sampleEnd
}

请注意，在大多数情况下，优先使用字符串模板或原始字符串而不是字符串连接。

字符串字面值

Kotlin 有两种类型的字符串字面值:

  • 转义字符串可以包含转义字符
  • 原始字符串可以包含换行以及任意文本

以下是转义字符串的一个示例：

val s = "Hello, world!\n"

转义采用传统的反斜杠（\）方式。参见上面的 字符 查看支持的转义序列。

原始字符串 使用三个引号（"""）分界符括起来，内部没有转义并且可以包含换行以及任何其他字符:

val text = """
    for (c in "foo")
        print(c)
"""

To remove leading whitespace from raw strings, use the trimMargin() function:

val text = """
|Tell me and I forget.
|Teach me and I remember.
|Involve me and I learn.
|(Benjamin Franklin)
    """.trimMargin()

默认 | 用作边界前缀，但你可以选择其他字符并作为参数传入，比如 trimMargin(">")。

字符串模板

字符串字面值可以包含模板表达式——一些小段代码，会求值并把结果合并到字符串中。 模板表达式以美元符（$）开头，要么由一个的名称构成:

fun main() {
//sampleStart
    val i = 10
    println("i = $i") // 输出“i = 10”
//sampleEnd
}

要么是用花括号括起来的表达式:

fun main() {
//sampleStart
    val s = "abc"
    println("$s.length is ${s.length}") // 输出“abc.length is 3”
//sampleEnd
}

You can use templates both in raw and escaped strings. To insert the $ character in a raw string (which doesn't support backslash escaping) before any symbol, which is allowed as a beginning of an identifier, use the following syntax:

val price = """
${'$'}_9.99
"""

数组

数组在 Kotlin 中使用 Array 类来表示。它定义了 get 与 set 函数（按照运算符重载约定这会转变为 []）与 size 属性及其他有用的成员函数：

class Array<T> private constructor() {
    val size: Int
    operator fun get(index: Int): T
    operator fun set(index: Int, value: T): Unit

    operator fun iterator(): Iterator<T>
    // ……
}

可以使用函数 arrayOf() 来创建一个数组并传递元素值给它，这样 arrayOf(1, 2, 3) 创建了 array [1, 2, 3]。 或者，函数 arrayOfNulls() 可以用于创建一个指定大小的、所有元素都为空的数组。

另一个选项是用接受数组大小以及一个函数参数的 Array 构造函数，用作参数的函数能够返回给定索引的元素：

fun main() {
//sampleStart
    // 创建一个 Array<String> 初始化为 ["0", "1", "4", "9", "16"]
    val asc = Array(5) { i -> (i * i).toString() }
    asc.forEach { println(it) }
//sampleEnd
}

如上所述，[] 运算符代表调用成员函数 get() 与 set()。

Kotlin 中数组是不型变的（invariant）。这意味着 Kotlin 不让我们把 Array<String> 赋值给 Array<Any>，以防止可能的运行时失败（但是你可以使用 Array<out Any>, 参见类型投影）。

原生类型数组

Kotlin 也有无装箱开销的类来表示原生类型数组: ByteArray、 ShortArray、IntArray 等等。这些类与 Array 并没有继承关系，但是它们有同样的方法属性集。它们也都有相应的工厂方法:

val x: IntArray = intArrayOf(1, 2, 3)
x[0] = x[1] + x[2]

// 大小为 5、值为 [0, 0, 0, 0, 0] 的整型数组
val arr = IntArray(5)

// 例如：用常量初始化数组中的值
// 大小为 5、值为 [42, 42, 42, 42, 42] 的整型数组
val arr = IntArray(5) { 42 }

// 例如：使用 lambda 表达式初始化数组中的值
// 大小为 5、值为 [0, 1, 2, 3, 4] 的整型数组（值初始化为其索引值）
var arr = IntArray(5) { it * 1 }
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