Methoden und Funktionen in Scala

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1 Methoden und Funktionen in Scala Kapitel 11 und 12 des Buches 1

2 Jede Methode hat einen Typ Für die folgende Methode def square(v: Int) = v*v erhalten wir von der Scala-Shell die Rückmeldung square: (Int)Int 2

3 Jede Methode hat einen Typ In der Definition einer Methode müssen wir die Typen der Parameter angeben. In den meisten Fällen kann der Ergebnistyp fehlen. Methoden werden aber oft verständlicher, wenn man den Ergebnistyp angibt. 3

4 Methode vs. Konstante Was ist der Unterschied zwischen den folgenden Definitionen? scala> def one=1 = 1 one: Int scala> def by0 = 1/0 one: Int scala> def one() = 1 one: Int scala> val one = 1 one: Int = 1 scala> val by0 = 1/0 ArithmeticException: / by zero 4

5 Methodenrumpf ist ein Ausdruck (Kap. 11.4) Bei Methodenrümpfen, die aus genau einem Statement bestehen, dürfen wir auf die geschweiften Klammern verzichten: def isodd(v: Int): Boolean = if(v%2==0) return false else return true Bei Einhaltung des funktionalen Programmierstiles können wir auf return verzichten: def isodd(v: Int): Boolean = if(v%2==0) false else true 5

6 Methoden ohne Rückgabewert Wir können Unit explizit angeben def printsquare(v: Int): Unit = println(square(v)) oder den Java-Stil pflegen def printsquare(v: Int){ } println(square(v)) 6

7 Lokale Methoden Methoden können in Methoden definiert werden: def min(a: Int, b: Int, c: Int) = { def min(a:int, b:int) = if(a<b) a else b min(min(a,b), c) } Jede Anweisung ist ein wertliefernder Ausdruck! Ein Block { } liefert sein letztes Teilergebnis! 7

8 Variable Parameterlisten Wenn der Parametertyp mit * markiert ist, kann die Argumentliste beliebig lang sein: def min(args: Int*): Int = { if(args.size==1) args.head else if(args.size==2){ if(args(0)<args(1)) args(0) else args(1) }else min( args(0), min(args.takeright(args.size-1) :_*) ) } args hat in main den Collection-Typ Seq[Int] :_* expandiert die Seq zu einzelnen Argumenten. 8

9 Endrekursion Der folgende Code ist nicht endrekursiv. Der Compiler erzeugt rekursiven Bytecode. def kill(n: Int): Int = { if(n==0) throw new RuntimeException() else 1+kill(n-1) } Das Ergebnis von kill(3) ist Exception in thread "main" java.lang.runtimeexception at function.tester$.kill(tester.scala:57) at function.tester$.kill(tester.scala:58) at function.tester$.kill(tester.scala:58) at function.tester$.kill(tester.scala:58) at function.tester$.main(tester.scala:86) at function.tester.main(tester.scala) 9

10 Endrekursion Der folgende Code ist endrekursiv. Der Scala-Compiler erzeugt iterativen Bytecode. def kill(n: Int): Int = { if(n==0) throw new RuntimeException() else kill(n-1) } Das Ergebnis von kill(1000) ist Exception in thread "main" java.lang.runtimeexception at function.tester$.kill(tester.scala:53) at function.tester$.main(tester.scala:86) at function.tester.main(tester.scala) 10

11 -Annotation Durch die Annotation (seit 2.8) meldet der Compiler einen Fehler, wenn er die Rekursion nicht eliminieren kann import def sum(v: Int): Int = if(v<=0) 0 else v+sum(v-1) Der Compiler meldet: could not annotated method 11

12 Funktionen (Kap. 12) Methoden sind keine Funktionen. Wir können aber aus jeder Methode eine Funktion machen: scala> def add(a: Int, b: Int): Int = a+b add: (Int,Int)Int scala> val f = add _ f: (Int, Int) => Int = <function> f ist eine Funktion. Sie wird wie alle anderen Daten behandelt. 12

13 Funktionsliterale (Closures) Funktion direkt, ohne den Umweg über eine Methode definieren: scala> (a:int,b:int) => a+b res1: (Int, Int) => Int = <function2> Und eine Konstante damit definieren: scala> val f = (a:int,b:int) => a+b f: (Int, Int) => Int = <function2> Funktionen werden wie gewohnt aufgerufen: scala> f(47,11) res2: Int = 58 13

14 Funktionen sind auch Objekte Methoden sind keine Objekte, Funktionen dagegen schon. Es gibt in der Scala-API die Typen Function0[R] Function1[T1, R]... Function22[T1,..,T22,R] 14

15 Funktionen sind auch Objekte Funktionen können auch so definiert werden: val f: Function2[Int,Int,Int] = (a,b)=>a+b...oder alternativ val f: Function2[Int,Int,Int] = _ + _ (Int, Int)=>Int ist eine Abkürzung für Function2[Int,Int,Int] Der i-te Unterstrich _ steht für den i-ten Parameter. 15

16 Funktionen haben Methoden Function2[T1,T2,R] enthält die Methode apply(v1:t1, v2:t2): R für die eigentliche Funktionalität von f: f.apply(47,11) liefert auch 58. f(47,11) ist nur eine Abkürzung für den Aufruf von f.apply(47,11) 16

17 Die Methode apply Jede Klasse/object kann eine oder mehrere apply- Methoden mit beliebiger Signatur haben. Wie bei den Funktionen kann der Name apply beim Aufruf einfach ausgelassen werden! Dies ermöglicht viele hübsche Konstruktionen. 17

18 Spezialisierungen Die beiden folgenden Methoden scala> def inc(v: Int) = v+1 inc: (Int)Int scala> def dec(v: Int) = v-1 inc: (Int)Int Sind nur Spezialfälle von add. Man könnte etwa schreiben scala> def inc(v: Int) = add(v, 1) inc: (Int)Int 18

19 Die partielle Anwendung Bei Funktionen geht das so: scala> val inc = add(1, _: Int) inc: (Int) => Int = <function1> Das Zeichen _ wird wieder als Platzhalter verwendet. Da alle Funktionsteile, für die Parameter mit Werten versehen sind, bereits ausgeführt werden können, spricht man von partieller Anwendung. inc(66) liefert 67 In Scala kann -wie hier- Pattern Matching für die partielle Anwendung eingesetzt werden. 19

20 Das Curry-Prinzip Scala lässt die folgende Definition zu: def add(a:int) = (b:int) => a+b Das sieht umständlich aus, dafür können wir die partielle Anwendung ohne Pattern Matching ausführen: val inc = add(1) add kann dann auch so aufgerufen werden: add(47)(11) inc kann dann so aufgerufen werden: inc(66) 20

21 Das Curry-Prinzip Für def add(a:int) = (b:int) => a+b Gibt es auch die (üblichere) Kurzform def add(a: Int)( b: Int) = a+b In der funktionalen Programmierung ist die partielle Anwendung sehr wichtig! In Scala kann das mit Pattern-Matching gemacht werden. In anderen Sprachen ist das nicht so. Dort liegen Funktionen dann standardmäßig in Curry-Form vor. 21

22 Das Curry-Prinzip In Scala können Funktionen ganz einfach in ihre Curry-Form transformiert werden, da die FunctionXX-Typen eine Methode curried haben: val inc = add _ curried 1 z.b. ist Function2[T1,T2,R] wie folgt definiert: def curried: T1 => T2 => R = { (x1: T1) => (x2: T2) => apply(x1, x2) } 22

23 Warum Currying in Scala? In Scala gibt es einen Syntax-Trick: Für einstellige Argumentlisten können geschweifte Klammern verwendet werden: def barker = Actor.actor{ val snoopy = new Dog("Snoopy", 23) for(i<-1 to 3) snoopy bark } Mit dem Curry-Prinzip können einelementige Parameterlisten erzeugt werden. Damit eigene Steuerstrukturen definierbar! 23

24 Alles klar? Methoden haben zwar einen eigenen Typ, sie sind aber keine Objekte. Methoden können innerhalb anderer Methoden definiert werden. Eine Methode kann in eine Funktion umgewandelt werden. Funktionen sind Objekte mit eigenen Methoden. Funktionen können anonym definiert werden. Funktionen werden wie andere Daten behandelt. Der Scala-Compiler kann endrekursive Methoden und Funktionen in iterative übersetzen. Funktionen und Methoden können mit Hilfe von Pattern- Matching oder dem Curry-Prinzip partiell ausgeführt werden. 24

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