数字（Numbers）

整数类型

Kotlin 提供了一组内置类型来表示数字。对于整数，有四种类型，它们具有不同的大小，因此值的范围也不同：

类型	大小（位）	最小值	最大值
`Byte`	8	-128	127
`Short`	16	-32768	32767
`Int`	32	-2,147,483,648 (-2³¹)	2,147,483,647 (2³¹ - 1)
`Long`	64	-9,223,372,036,854,775,808 (-2⁶³)	9,223,372,036,854,775,807 (2⁶³ - 1)

当你初始化一个没有指定显式类型的变量时，编译器会自动推断类型，该类型从 Int 开始推断，直到找到符合值范围的类型。如果不超过 Int 的范围，类型为 Int。如果超过范围，则类型为 Long 。要明确指定 Long 值，请将后缀 L 追加到值。显式类型规定会触发编译器检查值是否超过指定类型的范围。

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

浮点数类型

对于实数，Kotlin 提供了遵循 IEEE 754 标准的浮点数类型 Float 和 Double。 Float 表示 IEEE 754 的单精度，而 Double 表示双精度。

这些类型在大小上有所不同，并提供了不同精度的浮点数存储：

类型	大小（位）	有效位数	指数位数	十进制数字位数
`Float`	32	24	8	6-7
`Double`	64	53	11	15-16

你可以用具有小数部分的数字初始化 Double 和 Float 变量。小数部分与整数部分由句点（. ）分隔。对于用小数初始化的变量，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

要显式指定值为 Float 类型，请添加后缀 f 或 F。如果这样的值包含超过 6-7 个小数位，它将被舍入：

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

与其他一些语言不同，在 Kotlin 中，数字没有隐式的扩展转换。例如，具有 Double 参数的函数只能在 Double 值上调用，而不能在 Float、 Int 或其他数值上调用：

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
}

要将数字值转换为不同类型，请使用显式转换。

数字的字面常量

对于整数值，有以下几种字面常量：

十进制： 123
长整型使用大写 L 标记： 123L
十六进制： 0x0F
二进制： 0b00001011

Kotlin 还支持浮点数的传统表示法：

默认为双精度： 123.5， 123.5e10
浮点数使用 f 或 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 平台上的数字表示

在 JVM 平台上，数字被存储为原始类型： int、 double 等。特例是当你创建可空的数字引用，如 Int? 或使用泛型时。在这些情况下，数字会被装箱为 Java 类 Integer、 Double 等。

对同一数字的可空引用可能引用不同的对象：

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
}

所有对于 a 的可空引用实际上都是相同的对象，这是因为 JVM 在 -128 到 127 之间的 Integer 上应用的内存优化。这并不适用于 b 引用，因此它们是不同的对象。

另一方面，它们仍然是相等的：

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

显式数字转换

由于不同的表示方式，较小的类型并不是较大类型的子类型。如果是的话，我们将会遇到以下类似的问题：

// 假设的代码，实际上无法编译：
val a: Int? = 1 // 一个装箱 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) // 惊喜！这会打印出 "false"，因为 `Long` 的 `equals()` 方法检查另一个是否也是 `Long` 类型。

因此，相等性会默默丧失，更不用说标识了。

因此，较小的类型不会被隐式转换为较大的类型。这意味着将 Byte 类型的值分配给 Int 变量需要进行显式转换：

val b: Byte = 1 // 正确，文字是静态检查的
// val i: Int = b // 错误
val i1: Int = b.toInt()

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

在许多情况下，不需要显式转换，因为类型会从上下文中推断出来，并且算术操作已经为适当的转换进行了重载，例如：

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

数字的运算

Kotlin 支持一组标准的数字算术操作： +、 -、 *、 /、 %。它们被声明为适当类的成员：

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

你还可以为自定义类重写这些操作符。有关详细信息，请参阅运算符重载。

整数的除法

整数之间的除法始终返回一个整数。任何小数部分都将被丢弃。

fun main() {
//sampleStart
    val x = 5 / 2
    //println(x == 2.5) // 错误：无法将操作符 '==' 应用于 'Int' 和 'Double'
    println(x == 2)
//sampleEnd
}

这对于任何两个整数类型之间的除法都是成立的：

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

如果想返回浮点类型，请显式将其中一个参数转换为浮点类型：

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

位运算

Kotlin 提供了一组在整数数字上进行位运算的操作。它们直接在二进制级别上操作数字表示的位。位运算由可以以中缀形式调用的函数表示。它们仅适用于 Int 和 Long：

val x = (1 shl 2) and 0x000FF000

以下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) – 按位与
or(bits) – 按位或
xor(bits) – 按位异或
inv() – 按位求反

浮点数的比较

本节讨论的浮点数上的操作有：

相等性检查： a == b 和 a != b
比较运算符： a < b、 a > b、 a <= b、 a >= b
区间的创建和检查： a..b、 x in a..b、 x !in a..b

当操作数 a 和 b 在静态上已知为 Float 或 Double 或它们的可空对应类型（类型被声明、推断或是智能转换的结果）时，这些数字和它们形成的区间的操作遵循 IEEE 754 浮点运算标准。

然而，为了支持泛型场景并提供总体排序，对于非静态类型为浮点数的情况，行为是不同的。例如， Any、 Comparable<...> 或 Collection<T> 类型。在这种情况下，这些操作使用 Float 和 Double 的 equals 和 compareTo 实现。因此：

NaN 被视为等于自身
NaN 被视为大于任何其他元素，包括 POSITIVE_INFINITY（正无穷大）
-0.0 被视为小于 0.0

下面是一个示例，展示了在作为静态类型为浮点数的操作数（Double.NaN ）和作为非静态类型为浮点数的操作数（listOf(T) ）之间的行为差异。

fun main() {
    //sampleStart
    // 操作数在静态上已知为浮点数
    println(Double.NaN == Double.NaN)                 // false
    // 操作数在静态上不已知为浮点数
    // 因此 NaN 等于它自己
    println(listOf(Double.NaN) == listOf(Double.NaN)) // true

    // 操作数在静态上已知为浮点数
    println(0.0 == -0.0)                              // true
    // 操作数在静态上不已知为浮点数
    // 因此 -0.0 小于 0.0
    println(listOf(0.0) == listOf(-0.0))              // false

    println(listOf(Double.NaN, Double.POSITIVE_INFINITY, 0.0, -0.0).sorted())
    // [-0.0, 0.0, Infinity, NaN]
    //sampleEnd
}

Last modified: 08 九月 2024