仓颉之结构体、类与接口的奇幻乐园.-优快云博客

1 概述

1.1 背景介绍

仓颉编程语言作为一款面向全场景应用开发的现代编程语言，通过现代语言特性的集成、全方位的编译优化和运行时实现、以及开箱即用的 IDE工具链支持，为开发者打造友好开发体验和卓越程序性能。

案例结合代码体验，让大家更直观的了解仓颉语言中的结构体、类和接口。

1.2 适用对象

个人开发者
高校学生

1.3 案例时间

本案例总时长预计60分钟。

1.4 案例流程

仓颉之结构体、类与接口的奇幻乐园._华为开发者空间

说明：

① 进入华为开发者空间，登录云主机； ② 使用CodeArts IDE for Cangjie编程和运行仓颉代码。

1.5 资源总览

资源名称	规格	单价(元)	时长(分钟)
开发者空间 - 云主机	鲲鹏通用计算增强型 kc2 \| 4vCPUs \| 8G \| Ubuntu	免费	60

最新案例动态，请查阅《仓颉之结构体、类与接口的奇幻乐园》。小伙伴快来领取华为开发者空间进行实操体验吧！

2 运行测试环境准备

2.1 开发者空间配置

面向广大开发者群体，华为开发者空间提供一个随时访问的“开发桌面云主机”、丰富的“预配置工具集合”和灵活使用的“场景化资源池”，开发者开箱即用，快速体验华为根技术和资源。

领取云主机后可以直接进入华为开发者空间工作台界面，点击打开云主机 \> 进入桌面连接云主机。没有领取在开发者空间根据指引领取配置云主机即可，云主机配置参考1.5资源总览。

仓颉之结构体、类与接口的奇幻乐园._接口_02

仓颉之结构体、类与接口的奇幻乐园._类_03

2.2 创建仓颉程序

点击桌面CodeArts IDE for Cangjie，打开编辑器，点击新建工程，保持默认配置，点击创建。

产物类型说明：

executable，可执行文件；
static，静态库，是一组预先编译好的目标文件的集合；
dynamic，动态库，是一种在程序运行时才被加载到内存中的库文件，多个程序共享一个动态库副本，而不是像静态库那样每个程序都包含一份完整的副本。

仓颉之结构体、类与接口的奇幻乐园._华为开发者空间_04

2.3 运行仓颉工程

创建完成后，打开src/main.cj，参考下面代码简单修改后，点击编辑器右上角运行按钮直接运行，终端窗口可以看到打印内容。

package demo
// 第一个仓颉程序
main(): Int64 {
    println("hello world")
    println("你好，仓颉！")
    return 0
}

(\* 注意：后续替换main.cj文件代码时，package demo保留)

(\* 仓颉注释语法：// 符号之后写单行注释，也可以在一对 /\* 和 \*/ 符号之间写多行注释)

仓颉之结构体、类与接口的奇幻乐园._类_05

到这里，我们第一个仓颉程序就运行成功啦！后面案例中的示例代码都可以放到main.cj文件中进行执行，接下来我们继续探索仓颉语言。

3 仓颉语言结构类型

3.1 定义struct类型

仓颉编程语言中定义结构类型使用struct关键字，后跟结构体的名字，接着是定义在一对花括号中的结构体。struct结构体中可以定义一系列成员变量、成员属性、静态初始化器、构造函数和成员函数。

结构类型初识，具体代码如下：

// 定义名为Rectangle的struct
struct Rectangle {
    // 定义成员变量width，类型为Int64
    let width: Int64
    // 定义成员变量height，类型为Int64
    let height: Int64
    // 构造函数使用关键字init，在构造函数中对成员变量初始化
    public init(width: Int64, height: Int64) {
        this.width = width
        this.height = height
    }
    // 定义成员函数area，返回width和height的乘积
    public func area() {
        width * height
    }
}

注意：struct只能定义在源文件的顶层作用域。

struct成员变量：

struct成员变量分为实例成员变量和静态成员变量(使用static修饰符修饰)。

两者访问区别：

实例成员变量只能通过struct实例访问；静态成员变量只能通过struct类型名访问。

定义struct类型Rectangle，通过struct访问实例成员变量和静态成员变量。

具体代码操作如下：

Step1：复制以下代码，替换main.cj文件中的代码。(保留package)

// 定义名为Rectangle的struct
struct Rectangle {
    // 静态成员变量
    static let width: Int64 = 10
    // 实例成员变量
    let height: Int64
    public init(height: Int64) {
        this.height = height
    }
    // 定义成员函数area，返回width和height的乘积
    public func area() {
        width * height
    }
}
main() {
    // 创建struct实例
    let r = Rectangle(20)
    // 实例成员变量通过实例访问
    let height = r.height
    // 静态成员变量通过struct类型名访问
    let width =  Rectangle.width
    println("矩形的高度为：${height}")
    println("矩形的宽度为：${width}")
}

Step2：点击右上角“运行”按钮，终端控制台打印出内容。

仓颉之结构体、类与接口的奇幻乐园._类_06

struct静态初始化器

struct 支持定义静态初始化器，并在静态初始化器中通过赋值表达式来对静态成员变量进行初始化。

struct静态初始化器要点：

静态初始化器以关键字组合 static init 开头，后跟无参参数列表和函数体；
关键字组合 static init不能被访问修饰符访问；
函数体中必须完成对所有未初始化的静态成员变量的初始化，否则编译报错；
一个 struct 中最多允许定义一个静态初始化器，否则报重定义错误。
关于struct静态初始化器使用，具体代码操作如下：

Step1：复制以下代码，替换main.cj文件中的代码。(保留package)

struct Rectangle {
    static let degree: Int64
    
    static init() {
        degree = 180
    }

    static init() { // 报错，只能定义一个静态初始化器
        degree = 180
    }
}

Step2：代码复制完成后，编译器直接提示报错。

仓颉之结构体、类与接口的奇幻乐园._华为开发者空间_07

struct构造函数：

struct构造函数分为普通构造函数和主构造函数。

普通构造函数：普通构造函数以关键字 init 开头，后跟参数列表和函数体，函数体中必须完成对所有未初始化的实例成员变量的初始化。

主构造函数：struct内最多可以定义一个主构造函数。主构造函数的名字和 struct 类型名相同，它的参数列表中可以有两种形式的形参：普通形参和成员变量形参(需要在参数名前加上 let 或 var)，成员变量形参同时扮演定义成员变量和构造函数参数的功能。

关于struct普通构造函数使用，具体代码操作如下：

Step1：复制以下代码，替换main.cj文件中的代码。(保留package)

struct Rectangle {
    let width: Int64
    let height: Int64
    //普通构造函数，函数体中必须完成对所有未初始化的实例成员变量的初始化
    public init(width: Int64) {
        this.width = width
    }
    // 与第一个普通构造函数构成重载
    public init(width: Int64, height: Int64) { 
        this.width = width
        this.height = height
    }
    // 报错，重定义错误
    public init(height: Int64) { 
        this.width = height
        this.height = height
    }
}

Step2：代码复制完成后，编译器直接提示报错。

仓颉之结构体、类与接口的奇幻乐园._类_08

关于struct主构造函数使用，具体代码如下：

struct Rectangle {
    public Rectangle(let width: Int64, let height: Int64) {}
}

struct成员函数：

struct 成员函数分为实例成员函数和静态成员函数(使用 static 修饰符修饰)

二者区别：

实例成员函数只能通过 struct 实例访问，静态成员函数只能通过 struct 类型名访问；

静态成员函数中不能访问实例成员变量，也不能调用实例成员函数，但在实例成员函数中可以访问静态成员变量以及静态成员函数。

定义struct类型Rectangle，通过struct访问实例成员函数和静态成员函数。

具体代码操作如下：

Step1：复制以下代码，替换main.cj文件中的代码。(保留package)

// 定义名为Rectangle的struct
struct Rectangle {
    let width: Int64
    let height: Int64
    // 构造函数
    public init(width: Int64, height: Int64) { 
        this.width = width
        this.height = height
    }
    // 实例成员函数
    public func area() {
        this.width * this.height
    }
    // 静态成员函数
    public static func typeName(): String {
        "Rectangle"
    }
}

main() {
    // 创建struct实例
    let r = Rectangle(20,10)
    // 实例成员函数通过实例访问
    let rectangle_area = r.area()
    // 静态成员函数通过struct类型名访问
    let type_name = Rectangle.typeName()
    println("矩形的面积为：${rectangle_area}")
    println("矩形的typeName为:${type_name}")
}

Step2：点击右上角“运行”按钮，终端控制台打印出内容。

仓颉之结构体、类与接口的奇幻乐园._华为开发者空间_09

struct成员访问修饰符

访问修饰符修饰：private、internal、protected 和 public。

private：在 struct 定义内可见。
internal：当前包及子包内可见。
protected：当前模块可见。
public：模块内外均可见。

3.2 创建struct实例

定义了 struct 类型后，即可通过调用 struct 的构造函数来创建 struct 实例。在 struct 定义之外，通过 struct 类型名调用构造函数。

创建struct实例，具体代码操作如下：

Step1：复制以下代码，替换main.cj文件中的代码。(保留package)

// 定义名为Rectangle的struct
struct Rectangle {
    let width: Int64
    let height: Int64
    public init(height: Int64,width: Int64) {
        this.height = height
        this.width = width
    }
    public func area() {
        width * height
    }
}

main() {
    // 创建struct实例
    let r = Rectangle(30,20)
    let width = r.width   
    let height = r.height 
    let a = r.area()   
    println("矩形的高度为：${height}")
    println("矩形的宽度为：${width}")
    println("矩形的面积为：${a}")
}

Step2：点击右上角“运行”按钮，终端控制台打印出内容。

仓颉之结构体、类与接口的奇幻乐园._接口_10

3.3 mut函数

mut 函数是一种可以修改 struct 实例本身的特殊的实例成员函数。mut 函数与普通的实例成员函数相比，多一个 mut 关键字来修饰。

mut函数使用，具体代码操作如下：

Step1：复制以下代码，替换main.cj文件中的代码。(保留package)

struct Foo {
    var i = 9
    public mut func g() {
        i += 1  
        println("成员变量i被修改了,i = ${i}")
    }
}
main() {
    var f = Foo()
    f.g()
}

Step2：点击右上角“运行”按钮，终端控制台打印出内容。

仓颉之结构体、类与接口的奇幻乐园._仓颉编程语言_11

4 仓颉语言中的类

class 类型是面向对象编程中的经典概念，仓颉中同样支持使用 class 来实现面向对象编程。class 与 struct 的主要区别：

class 是引用类型，struct 是值类型；
class 之间可以继承，但 struct 之间不能继承；

4.1 Class定义

class 类型的定义以关键字 class 开头，后跟 class 的名字，接着是定义在一对花括号中的 class 定义体。class 定义体中可以定义一系列的成员变量、成员属性、静态初始化器、构造函数、成员函数等。

class类型初识，具体代码如下：

// class定义类
class Rectangle {
    // 成员变量
    let width: Int64
    let height: Int64
    // 构造函数
    public init(width: Int64, height: Int64) {
        this.width = width
        this.height = height
    }
    // 成员函数area
    public func area() {
        width * height
    }
}

抽象类定义，具体代码如下：

abstract class AbRectangle {
    public func foo(): Unit
}

注意：

抽象类中禁止定义 private 的抽象函数；
不能为抽象类创建实例；
抽象类的非抽象子类必须实现父类中的所有抽象函数。

成员变量：

class 成员变量分为实例成员变量和静态成员变量，静态成员变量使用 static 修饰符修饰，没有静态初始化器时必须有初值，只能通过类型名访问。

静态成员变量通过类名访问，具体代码操作如下：

Step1：复制以下代码，替换main.cj文件中的代码。(保留package)

class Rectangle {
    let width = 10
    static let height = 20
}
main() {
    // 静态成员变量通过类名访问
    let height = Rectangle.height 
    println("矩形的高度为：${height}")
}

Step2：点击右上角“运行”按钮，终端控制台打印出内容。

实例成员变量定义时可以不设置初值，也可以设置初值，只能类的实例访问。

具体代码操作如下：

Step1：复制以下代码，替换main.cj文件中的代码。(保留package)

class Rectangle {
    let width = 10
    let height: Int64
    init(h: Int64){
        height = h
    }
}
main() {
    // 实例成员变量通过类的实例访问
    let rectangle = Rectangle(30)
    let height = rectangle.height 
    println("矩形的高度为：${height}")
}

Step2：点击右上角“运行”按钮，终端控制台打印出内容。

class静态初始化器：

静态初始化器以关键字组合 static init 开头，后跟无参参数列表和函数体，且不能被访问修饰符修饰。函数体中必须完成对所有未初始化的静态成员变量的初始化，否则编译报错。

一个 class 中最多允许定义一个静态初始化器，否则报重定义错误。

具体代码操作如下：

Step1：复制以下代码，替换main.cj文件中的代码。(保留package)

class Rectangle {
    static let degree: Int64
    static init() {
        // 初始化静态成员变量
        degree = 180
    }
    // 报错，重定义错误
    static init() { 
        degree = 180
    }
}

Step2：代码复制完成后，编译器直接提示报错。

仓颉之结构体、类与接口的奇幻乐园._华为开发者空间_14

class构造函数：

和 struct 一样，class 中也支持定义普通构造函数和主构造函数。

普通构造函数以关键字 init 开头，后跟参数列表和函数体，函数体中必须完成所有未初始化实例成员变量的初始化，否则编译报错。

具体代码操作如下：

Step1：复制以下代码，替换main.cj文件中的代码。(保留package)

class Rectangle {
    let width: Int64
    let height: Int64
    // 报错，成员变量height未初始化
    public init(width: Int64, height: Int64) { 
        this.width = width
    }
}

Step2：代码复制完成后，编译器直接提示报错。

仓颉之结构体、类与接口的奇幻乐园._类_15

主构造函数的名字和 class 类型名相同，它的参数列表中可以有两种形式的形参：普通形参和成员变量形参(需要在参数名前加上 let 或 var)，成员变量形参同时具有定义成员变量和构造函数参数的功能。class 内最多可定义一个主构造函数。

主构造函数定义如下：

class Rectangle {
    public Rectangle(let width: Int64, let height: Int64) {}
}

class成员函数：

class 成员函数同样分为实例成员函数和静态成员函数(使用 static 修饰符修饰)，实例成员函数只能通过对象访问，静态成员函数只能通过 class 类型名访问。

具体代码操作如下：

Step1：复制以下代码，替换main.cj文件中的代码。(保留package)

class Rectangle {
    let width: Int64 = 15
    let height: Int64 = 28
    // 实例成员函数
    public func area() {
        this.width * this.height
    }
    // 静态成员函数
    public static func typeName(): String {
        "Rectangle"
    }
}
main() {
    let rectangle = Rectangle()
    // 实例成员函数只能通过对象访问
    let a = rectangle.area()
    println("矩形的面积为:${a}")
    // 静态成员函数只能通过类名访问
    let type_name = Rectangle.typeName()
    println("矩形typeName:${type_name}")
}

Step2：点击右上角“运行”按钮，终端控制台打印出内容。

class成员的访问修饰符：

对于 class 的成员(包括成员变量、成员属性、构造函数、成员函数)，可以使用的访问修饰符有 4 种访问修饰符修饰：private、internal、protected 和 public。

private 表示在 class 定义内可见。
internal 表示仅当前包及子包(包括子包的子包)内可见。
protected 表示当前模块及当前类的子类可见。
public 表示模块内外均可见。

4.2 创建对象

定义了 class 类型后，即可通过调用其构造函数来创建对象。

具体代码操作如下：

Step1：复制以下代码，替换main.cj文件中的代码。(保留package)

class Rectangle {
    let width: Int64
    let height: Int64
    public init(width: Int64, height: Int64) {
        this.width = width
        this.height = height
    }
    public func area() {
        width * height
    }
}
main() {
    //创建对象
    let rectangle = Rectangle(8,12)
    // 访问成员实例
    let height = rectangle.height 
    println("矩形的高度为：${height}")
    let width = rectangle.width 
    println("矩形的宽度为：${width}")
    // 访问成员函数
    let area = rectangle.area()
    println("矩形的面积为：${area}")
}

Step2：点击右上角“运行”按钮，终端控制台打印出内容。

仓颉之结构体、类与接口的奇幻乐园._仓颉编程语言_17

4.3 Class继承

像大多数支持 class 的编程语言一样，仓颉中的 class 同样支持继承。如果类 B 继承类 A，则称 A 为父类，B 为子类。子类将继承父类中除 private 成员和构造函数以外的所有成员。

open修饰符修饰的类是可被继承；

class类仅支持单继承；

抽象类总是可被继承的，故抽象类定义时的 open 修饰符是可选的；

可以使用 sealed修饰符修饰抽象类，表示该抽象类只能在本包被继承；

可以在子类定义处通过 \<: 指定其继承的父类，但要求父类必须是可继承的。

具体代码操作如下：

Step1：复制以下代码，替换main.cj文件中的代码。(保留package)

open class A {
    let a: Int64 = 10
}
open class B {
    let b: Int64 = 10
}
// Ok，open修饰符修饰的类是可被继承
class C <: A { 
    let c: Int64 = 20
}
// Error，在子类定义处通过 <: 指定其继承的父类，但要求父类必须是可继承的。
class D <: C { 
    let d: Int64 = 30
}
// Error, 类仅仅支持单继承
class E <: A & B { 
    let e: Int64 = 30
}

Step2：代码复制完成后，编译器直接提示报错。

仓颉之结构体、类与接口的奇幻乐园._华为开发者空间_18

父类构造函数调用：

子类的 init 构造函数可以使用 super(args) 的形式调用父类构造函数，或使用 this(args) 的形式调用本类其它构造函数，但两者之间只能调用一个。如果调用，必须在构造函数体内的第一个表达式处。

具体代码操作如下：

Step1：复制以下代码，替换main.cj文件中的代码。(保留package)

open class A {
    A(let a: Int64) {}
}
class B <: A {
    let b: Int64
    init(b: Int64) {
        super(30)
        println("super：调用父类构造函数")
        this.b = b
    }
    init() {
        this(20)
        println("this：调用本类其它构造函数")
    }
}
main() {
    let b = B()
}

Step2：点击右上角“运行”按钮，终端控制台打印出内容。

仓颉之结构体、类与接口的奇幻乐园._结构体_19

覆盖和重定义：

子类中可以覆盖(override)父类中的同名非抽象实例成员函数，即在子类中为父类中的某个实例成员函数定义新的实现。

覆盖时，要求父类中的成员函数使用 open 修饰，子类中的同名函数使用 override 修饰，其中 override 是可选的。

具体代码操作如下：

Step1：复制以下代码，替换main.cj文件中的代码。(保留package)

open class A {
    public open func f(): Unit {
        println("I am superclass")
    }
}
class B <: A {
    public override func f(): Unit {
        println("I am subclass")
    }
}
main() {
    let a: A = A()
    let b: A = B()
    a.f()
    b.f()
}

Step2：点击右上角“运行”按钮，终端控制台打印出内容。

仓颉之结构体、类与接口的奇幻乐园._结构体_20

5 仓颉语言中的接口

接口用来定义一个抽象类型，它不包含数据，但可以定义类型的行为。一个类型如果声明实现某接口，并且实现了该接口中所有的成员，就被称为实现了该接口。

接口的成员可以包含：

成员函数；
操作符重载函数；
成员属性。

这些成员都是抽象的，要求实现类型必须拥有对应的成员实现。

5.1 接口定义

接口定义：

interface I { 
    func f(): Unit
}

接口使用关键字 interface 声明，其后是接口的标识符 I 和接口的成员。接口成员可被 open 修饰符修饰，并且 open 修饰符是可选的。

具体代码操作如下：

Step1：复制以下代码，替换main.cj文件中的代码。(保留package)

// 定义接口
interface I { 
    func f(): Unit
}
// 类Foo实现接口
class Foo <: I {
    public func f(): Unit {
        println("Foo")
    }
}
main() {
    let a = Foo()
    let b: I = a
    b.f() 
}

Step2：点击右上角“运行”按钮，终端控制台打印出内容。

仓颉之结构体、类与接口的奇幻乐园._类_21

静态成员函数和实例成员函数类似，都要求实现类型提供实现。

具体代码操作如下：

Step1：复制以下代码，替换main.cj文件中的代码。(保留package)

// 接口NamedType
interface NamedType {
    // 静态成员函数
    static func typename(): String
}

// class A实现接口NamedType
class A <: NamedType {
    public static func typename(): String {
        "A"
    }
}
// class B实现接口NamedType
class B <: NamedType {
    public static func typename(): String {
        "B"
    }
}
main() {
    println("the type is ${ A.typename() }")
    println("the type is ${ B.typename() }")
}

Step2：点击右上角“运行”按钮，终端控制台打印出内容。

仓颉之结构体、类与接口的奇幻乐园._接口_22

5.2 接口继承

接口可以继承一个或多个接口，多个接口使用 & 分隔，多个接口之间没有顺序要求。

接口继承时可以添加新的接口成员。

具体代码如下：

// 接口 Addable
interface Addable {
    func add(other: Int64): Int64
}
// 接口 Subtractable
interface Subtractable {
    func sub(other: Int64): Int64
}
// 一个接口继承多个接口，并添加新的接口成员
interface Calculable <: Addable & Subtractable {
    func mul(other: Int64): Int64
    func div(other: Int64): Int64
}

5.3 接口实现

仓颉除 Tuple、VArray 和函数外的其它类型都可以实现接口。

如果接口中的成员函数或操作符重载函数的返回值类型是 class 类型，那么允许实现函数的返回类型是其子类型。

例如下面这个例子，I 中的 f 返回类型是一个 class 类型 Base，因此 C 中实现的 f 返回类型可以是 Base 的子类型 Sub。

具体代码如下：

open class Base {}
class Sub <: Base {}
interface I {
    // 返回class类型的Base
    func f(): Base
}
class C <: I {
    // C 中实现的 f 返回类型可以是 Base 的子类型 Sub。
    public func f(): Sub {
        Sub()
    }
}

接口的成员可以提供默认实现。

例如下面的代码中，SayHi 中的 say 拥有默认实现，因此 A 实现 SayHi 时可以继承 say 的实现，而 B 也可以选择提供自己的 say 实现。

具体代码操作如下：

Step1：复制以下代码，替换main.cj文件中的代码。(保留package)

interface SayHi {
    func say() {
        "hi"
    }
}
class A <: SayHi {}
class B <: SayHi {
    public func say() {
        "hi, B"
    }
}
main() {
    let a = A()
    println(a.say())
    let b = B()
    println(b.say())
}

Step2：点击右上角“运行”按钮，终端控制台打印出内容。

仓颉之结构体、类与接口的奇幻乐园._类_23

如果一个类型在实现多个接口时，多个接口中包含同一个成员的默认实现，这时会发生多重继承的冲突，语言无法选择最适合的实现，因此这时接口中的默认实现也会失效，需要实现类型提供自己的实现。

具体代码操作如下：

Step1：复制以下代码，替换main.cj文件中的代码。(保留package)

// 接口 SayHi，默认实现say方法
interface SayHi {
    func say() {
        "hi"
    }
}
// 接口 SayHello，默认实现say方法
interface SayHello {
    func say() {
        "hello"
    }
}
// 类 Foo实现多个接口，多个接口中包含同一成员的默认实现，要求类Foo提供自己的实现
class Foo <: SayHi & SayHello {
    public func say() {
        "Foo"
    }
}
main() {
    let f = Foo()
    println(f.say())
}

Step2：点击右上角“运行”按钮，终端控制台打印出内容。

仓颉之结构体、类与接口的奇幻乐园._接口_24

struct、enum 和 class 在实现接口时，函数或属性定义前的 override 修饰符是可选的，无论接口中的函数或属性是否存在默认实现。

具体代码操作如下：

Step1：复制以下代码，替换main.cj文件中的代码。(保留package)

interface I {
    func foo(): Int64 {
        return 0
    }
}
struct S <: I {
    public override func foo(): Int64 {
        return 1
    }
}
main() {
    let s = S()
    println(s.foo())
    
}

Step2：点击右上角“运行”按钮，终端控制台打印出内容。

仓颉之结构体、类与接口的奇幻乐园._华为开发者空间_25

5.4 Any类型

Any 类型是一个内置的接口，定义如下：

interface Any {}

仓颉中所有接口都默认继承它，所有非接口类型都默认实现它，因此所有类型都可以作为 Any 类型的子类型使用。

具体代码如下：

main() {
    var any: Any = 1
    any = 2.0
    any = "hello, world!"
}

至此，仓颉之结构体、类与接口的奇幻乐园案例内容已全部完成。

如果想了解更多仓颉编程语言知识可以访问：https://cangjie-lang.cn/