基本种类 | Basic types

基本类型

在本章中，我们将学习更多关于 Elixir 基本类型的知识：整数、浮点数、布尔值、原子、字符串、列表和元组。一些基本类型是：

iex> 1          # integer
iex> 0x1F       # integer
iex> 1.0        # float
iex> true       # boolean
iex> :atom      # atom / symbol
iex> "elixir"   # string
iex> [1, 2, 3]  # list
iex> {1, 2, 3}  # tuple

基本算法

打开iex并键入以下表达式：

iex> 1 + 2
3
iex> 5 * 5
25
iex> 10 / 2
5.0

注意10 / 2返回一个 float 5.0而不是一个整数5。这是预料之中的。在 Elixir 中，操作员/总是返回一个浮点数。如果你想做整数除法或得到除法余数，你可以调用div和rem函数：

iex> div(10, 2)
5
iex> div 10, 2
5
iex> rem 10, 3
1

请注意，Elixir 允许您在调用命名函数时删除括号。这个特性在编写声明和控制流结构时给出了一个更清晰的语法。

Elixir 还支持输入二进制，八进制和十六进制数字的快捷方式符号：

iex> 0b1010
10
iex> 0o777
511
iex> 0x1F
31

浮点数需要一个点，后面至少有一个数字，同时也支持e科学记数法：

iex> 1.0
1.0
iex> 1.0e-10
1.0e-10

Elixir 中的浮点数是64位双精度。

您可以调用round函数来获取给定浮点数的最接近的整数，或者trunc获取浮点数整数部分的函数。

iex> round(3.58)
4
iex> trunc(3.58)
3

定义函数

Elixir 中的函数由他们的函数名称和携带参数数量来确定。函数的参数数量描述函数携带的参数的数量。从这一点开始，我们将使用函数名称和参数个数描述整个文档中的函数。round/1定义了函数名字为round，并且携带了1个参数，round/2 定义了一个和round名字相同的函数，但是参数的个数却是2个。

布尔

Elixir 支持true和false作为布尔值：

iex> true
true
iex> true == false
false

Elixir 提供了一些谓词函数来检查值类型。例如，该is_boolean/1函数可用于检查值是否为布尔值：

iex> is_boolean(true)
true
iex> is_boolean(1)
false

你也可以使用is_integer/1，is_float/1或is_number/1检查，分别，如果一个参数是一个整数，浮点数，或任一。

注意：在任何时候，您都可以在 shell 中输入h()以打印有关如何使用 shell 的信息。h帮助程序也可用于访问任何功能的文档。例如，输入h is_integer/1将打印该is_integer/1功能的文档。它也适用于操作符和其他构造（尝试h ==/2）。

原子

原子是一个常数，其名称是它自己的值。其他一些语言称这些符号为：

iex> :hello
:hello
iex> :hello == :world
false

布尔true和false实际上是原子：

iex> true == :true
true
iex> is_atom(false)
true
iex> is_boolean(:false)
true

最后，Elixir 有一个名为别名的构造，我们将在后面进行探讨。以大写字母开头的别名也是原子：

iex> is_atom(Hello)
true

字符串

Elixir 中的字符串用双引号分隔，并以 UTF-8 编码：

iex> "hellö"
"hellö"

注意：如果你在 Windows 上运行，你的终端有可能默认不使用 UTF-8。您可以chcp 65001在输入 IEx 之前运行，更改当前会话的编码。

Elixir 还支持字符串插值：

iex> "hellö #{:world}"
"hellö world"

字符串可以有换行符。你可以使用转义序列来介绍它们：

iex> "hello
...> world"
"hello\nworld"
iex> "hello\nworld"
"hello\nworld"

您可以使用IO模块中的IO.puts/1功能打印字符串：

iex> IO.puts "hello\nworld"
hello
world
:ok

请注意，IO.puts/1函数:ok在打印后返回原子。

Elixir 中的字符串由字节序列的二进制文件内部表示：

iex> is_binary("hellö")
true

我们还可以获取字符串中的字节数：

iex> byte_size("hellö")
6

请注意，该字符串中的字节数是6，即使它有5个字符。这是因为字符“ö”需要2个字节以 UTF-8 表示。我们可以通过使用下面的String.length/1函数，根据字符的数量得到字符串的实际长度：

iex> String.length("hellö")
5

字符串模块包含一组上作为 Unicode 标准定义的字符串操作的功能：

iex> String.upcase("hellö")
"HELLÖ"

匿名函数

匿名函数可以内联创建并由关键字fn和end分隔：

iex> add = fn a, b -> a + b end
#Function<12.71889879/2 in :erl_eval.expr/5>
iex> add.(1, 2)
3
iex> is_function(add)
true
iex> is_function(add, 2) # check if add is a function that expects exactly 2 arguments
true
iex> is_function(add, 1) # check if add is a function that expects exactly 1 argument
false

函数是 Elixir 中的“头等公民”，意思是它们可以像整数和字符串一样作为参数传递给其他函数。在这个例子中，我们已经将变量add中的is_function/1函数传递给正确返回true的函数。我们也可以通过调用来检查函数的参数is_function/2。

请注意，.变量和括号之间的点（）需要调用匿名函数。点确保调用名为匿名函数add和add/2命名函数之间不存在歧义。从这个意义上说，Elixir 明确区分了匿名函数和命名函数。我们将在第8章探讨这些差异。

匿名函数是闭包，因此当函数被定义时，它们可以访问范围内的变量。让我们定义一个新的匿名函数，它使用add我们之前定义的匿名函数：

iex> double = fn a -> add.(a, a) end
#Function<6.71889879/1 in :erl_eval.expr/5>
iex> double.(2)
4

请记住，函数内部分配的变量不会影响其周围的环境：

iex> x = 42
42
iex> (fn -> x = 0 end).()
0
iex> x
42

（链接）列表

Elixir 使用方括号来指定一个值列表。值可以是任何类型：

iex> [1, 2, true, 3]
[1, 2, true, 3]
iex> length [1, 2, 3]
3

两个列表可以使用++/2和--/2运算符连接或者减去：

iex> [1, 2, 3] ++ [4, 5, 6]
[1, 2, 3, 4, 5, 6]
iex> [1, true, 2, false, 3, true] -- [true, false]
[1, 2, 3, true]

列表操作符从不修改现有列表。连接到或从列表中删除元素将返回一个新列表。我们说 Elixir 的数据结构是不可变的。不变性的一个优点是它导致更清晰的代码。您可以随意传递数据并保证没有人会改变它 - 只能对其进行转换。

在整个教程中，我们将讨论很多关于列表的首尾的内容。头是列表的第一个元素，尾部是列表的其余部分。它们可以通过函数hd/1和tl/1。让我们给列表分配一个变量并检索它的头部和尾部：

iex> list = [1, 2, 3]
iex> hd(list)
1
iex> tl(list)
[2, 3]

获取空列表的头或尾会引发一个错误：

iex> hd []
** (ArgumentError) argument error

有时你会创建一个列表，它将返回一个单引号的值。例如：

iex> [11, 12, 13]
'\v\f\r'
iex> [104, 101, 108, 108, 111]
'hello'

当Elixir看到可打印的 ASCII 码列表时，Elixir 将把它打印为charlist（字面上是一个字符列表）。Charlists 在与现有的 Erlang 代码交互时非常常见。无论何时您在 IEx 中看到一个值，并且您不确定它是什么，您都可以使用它i/1来检索有关它的信息：

iex> i 'hello'
Term
  'hello'
Data type
  List
Description
  ...
Raw representation
  [104, 101, 108, 108, 111]
Reference modules
  List

请记住，Elixir 中的单引号和双引号表示不同，因为它们由不同类型表示：

iex> 'hello' == "hello"
false

单引号是 charlists，双引号是字符串。我们将在“二进制文件，字符串和 charlists”一章中详细讨论它们。

元组

Elixir 使用大括号来定义元组。像列表一样，元组可以保存任何值：

iex> {:ok, "hello"}
{:ok, "hello"}
iex> tuple_size {:ok, "hello"}
2

元组将元素连续存储在内存中。这意味着通过索引访问元组元素或获取元组大小是一种快速操作。索引从零开始：

iex> tuple = {:ok, "hello"}
{:ok, "hello"}
iex> elem(tuple, 1)
"hello"
iex> tuple_size(tuple)
2

也可以将元素放在元组中的特定索引处put_elem/3：

iex> tuple = {:ok, "hello"}
{:ok, "hello"}
iex> put_elem(tuple, 1, "world")
{:ok, "world"}
iex> tuple
{:ok, "hello"}

注意put_elem/3返回一个新的元组。存储在tuple变量中的原始元组未被修改。像列表一样，元组也是不可变的。对元组的每一个操作都会返回一个新的元组，它永远不会改变给定的元组。

列表或元组？

列表和元组有什么区别？

列表作为链接列表存储在内存中，这意味着列表中的每个元素都保存其值并指向下一个元素，直到到达列表的末尾。这意味着访问列表的长度是一个线性操作：我们需要遍历整个列表以便找出它的大小。

同样，列表级联的性能取决于左侧列表的长度：

iex> list = [1, 2, 3]

# This is fast as we only need to traverse `[0]` to prepend to `list`
iex> [0] ++ list
[0, 1, 2, 3]

# This is slow as we need to traverse `list` to append 4
iex> list ++ [4]
[1, 2, 3, 4]

另一方面，元组连续存储在内存中。这意味着获取元组大小或按索引访问元素的速度很快。然而，为元组更新或添加元素是很昂贵的，因为它需要在内存中创建一个新的元组：

iex> tuple = {:a, :b, :c, :d}
iex> put_elem(tuple, 2, :e)
{:a, :b, :e, :d}

请注意，这仅适用于元组本身，而不适用于其内容。例如，当你更新一个元组时，除了已被替换的条目外，所有条目都在旧元组和新元组之间共享。换句话说，Elixir 中的元组和列表能够分享他们的内容。这减少了语言需要执行的内存分配量，并且只能归功于语言的不可变语义。

这些性能特征决定了这些数据结构的使用。元组的一个非常常见的用例是使用它们从函数返回额外的信息。例如，File.read/1是一个可以用来读取文件内容的函数。它返回一个元组：

iex> File.read("path/to/existing/file")
{:ok, "... contents ..."}
iex> File.read("path/to/unknown/file")
{:error, :enoent}

如果给定的路径File.read/1存在，它将返回一个:ok元素，其中atom 为第一个元素，文件内容为第二个元素。否则，它返回一个元组:error和错误描述。

大多数时候，Elixir 会引导你做正确的事情。例如，有一个elem/2函数可以访问一个元组项，但是没有内建的列表等价物：

iex> tuple = {:ok, "hello"}
{:ok, "hello"}
iex> elem(tuple, 1)
"hello"

在对数据结构中的元素进行计数时，Elixir 还遵循一个简单的规则：size如果操作的时间是恒定的（即，该值是预先计算的），或者length操作是线性的（即计算长度变慢随着输入的增长）。作为助记符，“length”和“linear”都以“l”开始。

例如，到目前为止，我们已经使用了4个计数函数:( byte_size/1对于字符串中的字节数），tuple_size/1（对于元组大小），length/1（对于列表长度）和String.length/1（对于字符串中的字符数）。我们byte_size用来获取字符串中的字节数 - 一个便宜的操作。另一方面，检索 Unicode 字符的数量使用String.length，并且可能是昂贵的，因为它依赖遍历整个字符串。

Elixir 还提供Port，Reference和PID作为数据类型（通常用于过程交流），我们将在谈论过程时快速浏览它们。现在，我们来看看一些基本类型的基本操作符。