3.1.5　避免算術運算中的類型錯誤

在對倉頡數值類型的數據進行算術運算時，關于數據類型，有以下5點需要注意。

1．算術操作符對操作數類型的要求

對于一元算術操作符“-（負號）”，倉頡對其操作數的類型沒有要求，只要其操作數為數值類型即可。

對于以下算術表達式：

操作數A 二元算術操作符 操作數B

如果式中的二元算術操作符不是“**”，那么倉頡要求操作數A和操作數B必須是相同的數值類型，否則會引發編譯錯誤。

注意

“%”要求操作數A和操作數B必須是相同的整數類型。

舉例如下：

main() {
let intA: Int8 = 8
let intB: Int16 = 10
println(intA * 4i8)  // Int8類型和Int8類型的運算
println(intB + 4i8)  // 編譯錯誤：無法對Int16和Int8類型使用二元操作符“+”
}

如果式中的二元算術操作符是“**”，那么操作數A和操作數B的類型必須符合表3-5中所示的3種情況中的一種，否則會引發編譯錯誤。

舉例如下：

main() {
let intC: Int64 = 3
println(intC ** 2u64)  // 操作數A為Int64類型，操作數B為UInt64類型
println(intC ** 2i64)  // 編譯錯誤：無法對Int64和Int64類型使用二元操作符“**”
}

提示

以上算術操作符對操作數類型的要求，均是在沒有操作符重載的前提下。關于操作符重載的相關知識參見第10章。

2．算術運算結果的數據類型

對于以下算術表達式：

-操作數A

以及以下算術表達式：

操作數A 二元算術操作符 操作數B

運算結果的數據類型均與操作數A保持一致。假設有兩個Int64類型的變量x和y，以下表達式的運算結果也是Int64類型：

-x
x + y
x * y
x ** 2u64

在進行算術運算時，必須要注意各種數值類型的表示范圍，避免溢出錯誤。舉例如下：

3i8 + 125i8  // 溢出

在以上算術表達式中，Int8類型的3加上Int8類型的125，其結果應該為128，但是由于Int8類型的表示范圍為-128～127，因此結果溢出了。

3．數值類型字面量和變量的類型推斷

前面介紹過，在沒有類型上下文的情況下，整數類型字面量會被推斷為Int64類型，浮點類型字面量會被推斷為Float64類型。舉例如下：

println(3)  // 字面量3被推斷為Int64類型
println(9.5)  // 字面量9.5被推斷為Float64類型

如果有類型上下文，那么編譯器會自動根據類型上下文來推斷數值類型字面量的類型。舉例如下：

main() {
let x: Float32 = 9.98
let y = x + 1.5
}

在這段代碼中，x是Float32類型，因此字面量9.98被推斷為Float32類型。在表達式x + 1.5中，由于加法運算要求兩個操作數的類型是一致的，而x為Float32類型，因此字面量1.5也被推斷為Float32類型。

對于缺省了數據類型的變量聲明，編譯器也會自動推斷變量的數據類型。例如，在上面的代碼中，變量y在聲明時缺省了數據類型，而其初始值x + 1.5的類型為Float32，因此y將被推斷為Float32類型。再舉一個例子：

let z = 0.99

在以上代碼中，由于缺少類型上下文，字面量0.99將被推斷為Float64類型，因此根據初始值的類型，在聲明時缺省了數據類型的變量z將會被推斷為Float64類型。

4．數值類型的類型轉換

倉頡對算術運算的操作數類型的要求十分嚴格，除“**”運算外，不同類型的操作數之間不能進行算術運算。

如果在某些情況下確實需要對不同類型的操作數進行運算，可以考慮對操作數的類型進行轉換。舉例如下：

main() {
    var mile: Int64 = 3  // 表示英里
    var kilometer: Float64  // 表示公里
kilometer = 1.609344 * mile  // 編譯錯誤
}

以上示例程序的作用是將英里換算成公里（1英里 = 1.609344公里）。由于mile和kilometer的類型不一致，因此不能直接進行乘法運算。此時，可以將表示英里的變量值轉換為Float64類型，再進行乘法運算。

倉頡不支持不同類型之間的隱式轉換，類型轉換必須顯式地進行。倉頡支持使用以下方式得到一個值為e的T類型的實例。

T(e)

其中，T可以是各種數值類型，如Int8、Int16、Float32等，e可以是一個數值類型的表達式。

提示

當我們說e是T類型的實例時，表示e是一個T類型的值。

舉例如下：

Int64(9i8)  // 結果為Int64類型的9
Float32(200u16)  // 結果為Float32類型的200.0

回到換算英里和公里的例子，我們可以使用如下代碼計算出英里對應的公里數：

kilometer = 1.609344 * Float64(mile)

在各種數值類型之間進行類型轉換時，需要遵循一定的轉換規則。

首先，在整數類型之間進行轉換時，要確保待轉換的整數必須要在目標整數類型的表示范圍之內。舉例如下：

Int64(200u8)  // 將UInt8類型的200轉換為Int64類型，結果為Int64類型的200
Int8(200)  // 將Int64類型的200轉換為Int8類型，溢出錯誤

然后，在浮點類型之間轉換時也需要注意不同浮點類型的表示范圍，如果是精度高的浮點類型向精度低的浮點類型轉換，將會出現精度損失。舉例如下：

main() {
let x: Float64 = 987.654321
let y = Float16(x)
    println(x)  // 輸出：987.654321
    println(y)  // 輸出：987.500000，損失了精度
}

最后，在整數類型和浮點類型相互轉換時，要確保待轉換的類型必須要在目標類型的表示范圍之內。另外，如果是浮點類型轉換為整數類型，那么浮點數的小數部分會被直接截斷，只保留整數部分。舉例如下：

Float64(2023)  // 整數類型向浮點類型轉換，結果為2023.0
Int16(7.9)  // 浮點類型向整數類型轉換，結果為7

5．建議使用的數值類型

對整數類型來說，Int64類型的表示范圍最大，不容易引發溢出錯誤。另外，在沒有類型上下文的情況下，Int64類型是倉頡默認的整數類型，而使用默認的類型可以避免在運算中進行不必要的類型轉換。因此，在Int64類型適合的情況下，建議首選Int64類型。

對浮點類型來說，除了與整數類型相同的原因，由于浮點類型在存儲和運算時都會產生一定的誤差，因此精度高的浮點類型優于精度低的浮點類型。在多種浮點類型都適合的情況下，建議首選Float64類型。