Julia 常量

                     

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   本文授权转载自郝林的 《Julia 编程基础》.原文链接:第 3 章:变量与常量

3.4 常量

   在 Julia 中,常量是一种特殊的变量.我们可以使用关键字 const 来定义一个常量:

const A = 2020

   当需要同时定义多个常量时,我们还可以使用平行赋值法:

const W, U, V = 2020, 2030, 2050

   在这里,常量 WUV 的值分别为 202020302050

   我们已经知道,为全局变量附加类型标注目前是行不通的.实际上,Julia 官方现在不建议我们在程序中使用全局变量.因为全局变量总是会给程序带来不小的性能负担.这正是用于全局变量的值及其类型都是可以被随时改变的.而全局常量可以让这个问题迎刃而解.所以,我们应该使用全局常量,而不是全局变量.这也是 Julia 中很重要的一条编码建议.

   相反,在局部,我们应该使用局部变量,而不是局部常量.因为定义一个局部常量完全是没有必要的.Julia 一旦在局部碰到一个不变的变量就会把它优化成常量.你其实用不着专门去记这条编码建议.因为定义局部常量根本就不符合 Julia 的语法规则,例如:

julia> function get_uint32(x)
           const y::UInt32 = x
           y
       end
ERROR: 
    syntax: unsupported `const` declaration on local variable around REPL[1]:2
# 省略了一些回显的内容.

julia>

   不过,这个语法规则的制定原因我们还是应该了解的.

   另外,与其他的一些编程语言不同,Julia 中的常量的值不仅可以是数值和字符串,还可以是像数组这样的可变对象.也正因为如此,Julia 常量只能保证名称与值之间的绑定是不可变的,但是并不能防止值本身的变化,比如数组中的某个元素值的改变.所以,我们尽量不要把本身可变的值赋给全局常量.

   下面,我们来说 Julia 常量的最重要的 3 个特性.其中的一个比较反直觉的特性是:我们似乎可以改变一个常量的值.更明确地说,我们对常量的重新赋值只会引发一个警告,而不会得到一个错误.例如,我们看似可以对前面定义过的常量 A 进行重新赋值:

julia> A = 2050
WARNING: redefining constant A
2050

julia>

   根据警告的内容可知,Julia 称其为对常量的重新定义.这相当于放弃了以前的常量定义,而采用了新的定义.那么,常量的重新定义与我们之前说的重新赋值到底有什么不一样呢?我们可以通过下面的示例进行理解.

julia> const C = 2020 
2020

julia> f() = C + 30
f (generic function with 1 method)

julia> f()
2050

   我先定义了一个名称为 C、值为 2020 的常量,紧接着又用一种简洁的方式定义了一个名称为 f 的函数.这个函数的功能很简单,即:在常量 C 代表的值之上再加 30 并将结果返回.现在,我们重新定义常量 C

julia> C = 2030
WARNING: redefining constant C
2030

   然后,再次调用函数 f

julia> f()
2050

julia>

   可以看到,调用 f 函数后得到的结果依然为 2050.这是因为函数 f 使用的仍然是在它之前定义的那个常量 C,而不是我们重新定义的常量 C

图
图 1:常量的重新定义

   我们可以想象,如果真有一种方法可以对常量 C 进行重新赋值的话,那么再次调用 f 函数肯定不会得到这样的结果.

   因此,在 Julia 中,我们只能对常量进行重新定义,而不能进行重新赋值.正因为常量的重新定义所带来的效果有些反直觉,所以我们最好还是不要重新定义常量.为此,我们还应该让常量的名称看起来特别一些,比如全大写,以避免之后的误操作.我们还要注意程序输出中的此类警告,并及时纠正这种不好的做法.

   Julia 常量的第二个重要特性是,如果我们在重新定义常量的时候试图赋予它一个不同类型的值,那么就会得到一个错误.例如:

julia> C = "2020"
ERROR: invalid redefinition of constant C
# 省略了一些回显的内容.

julia>

   注意,这里报出的错误是 “对常量 C 的重新定义无效”,而不是 “不能改变常量 C 的类型”.所以,这里的规则是,在对常量进行重新定义时只能赋予一个与前值类型相同的值.

   基于此,常量的第三个重要特性就比较好理解了.这个特性就是,如果在重新定义常量时赋予它相同的值,那么既不会引发警告也不会导致错误报告.比如:

julia> const D = "2020"
"2020"

julia> D = "2020"
"2020"

julia> d = "2020"
"2020"

julia> D = d
"2020"

julia>

   不过,需要注意,这只是针对不可变对象(或者说本身不可变的值)而言的.对于可变对象(比如数组),即使前后两个值看起来相同,Julia 也照样会发出警告.例如:

julia> const E = ["2020"]
1-element Array{String,1}:
 "2020"

julia> E = ["2020"]
WARNING: redefining constant E
1-element Array{String,1}:
 "2020"

julia>

   所以,还是那句话,我们尽量不要把本身可变的值赋给常量.顺便说一下,上述代码中的字面量 ["2020"] 表示的是只包含了一个元素值(即 "2020")的一维数组.倘若一个一维数组中有多个元素值,那么我们就需要用英文逗号把这些元素值分隔开,如 ["2020", "2050"]

   由以上特性可知,常量看似可以被当做类型固定的全局变量来使用.但实际上,对常量的重新定义会埋下隐患,而且由此引发的程序错误将会很难排查和定位.所以,我们可以使用常量来存储全局性的对象,但最好不要对它进行重新定义.另外,我们尽量不要把可变对象赋给常量.


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