Kotlin 变量与函数

Kotlin 是一门静态类型语言，运行在 Java 虚拟机之上。它的变量和函数设计既保持了与 Java 的兼容，又引入了许多更简洁的写法。下面从最基础的概念开始介绍。

变量声明

Kotlin 声明变量使用两个关键字：val 和 var。

val 表示不可变的引用。一旦赋值，就不能再指向另一个对象。这类似 Java 里的 final 变量。
var 表示可变的引用。可以随时改变它指向的对象。

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val name: String = "Alice"   // 只读
var age: Int = 25            // 可读写
age = 26                     // 允许
// name = "Bob"              // 这行会报编译错误

要注意的是，val 只保证引用不变，并不保证对象内部状态不变。比如：

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val list = mutableListOf(1, 2, 3)
list.add(4)                  // 允许，list 这个引用没变
// list = mutableListOf(5)   // 不允许，因为 list 是 val

通常，如果一个变量在初始化后不再改变，就使用 val，这样能让代码更易理解。

类型推导

Kotlin 可以根据初始化表达式的值自动推断出变量的类型，所以大部分时候可以不写类型声明。

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val message = "Hello"        // 编译器推断为 String
var count = 100              // 推断为 Int

但有些场合需要显式写出类型：

变量没有立刻初始化（比如先声明，后面再赋值）。
希望变量使用接口类型而不是具体实现类，例如声明为 List<String> 而实际赋值 ArrayList。
避免数字类型被错误推断，例如 val number = 100L 明确指定长整型，或者写成 val number: Long = 100。

对于需要延迟初始化的可变变量，可以使用 lateinit。这只能用于 var，且不能是基本类型（如 Int、Double 等）。

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lateinit var description: String
// 后面的代码中再赋值
description = "Delayed"

属性与访问器

在类里面声明的变量称为属性（property）。每个属性都会自动生成默认的 getter（对于 val）和 setter（对于 var）。你也可以自己编写访问器。

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class Circle(val radius: Double) {
    val area: Double
        get() = Math.PI * radius * radius   // 每次访问时计算
}

对于 var 属性，可以自定义 setter，例如添加校验逻辑：

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var temperature: Int = 0
    set(value) {
        if (value >= -273) {
            field = value   // field 代表背后的存储字段
        }
    }

函数定义

函数使用 fun 关键字，返回类型写在参数列表后面。

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fun add(a: Int, b: Int): Int {
    return a + b
}

如果函数体只有一个表达式，可以简化为表达式体，省略花括号和 return：

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fun add(a: Int, b: Int) = a + b   // 返回类型自动推断为 Int

默认参数与命名参数

Kotlin 允许给函数参数设定默认值，这样调用时可以不传该参数。

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fun greet(name: String, prefix: String = "Hello") {
    println("$prefix, $name")
}
// 调用
greet("Tom")                     // 输出 Hello, Tom
greet("Tom", "Hi")               // 输出 Hi, Tom

命名参数允许在调用时指定参数名称，这样参数顺序可以任意调整，也提高了可读性。

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greet(prefix = "Good morning", name = "Tom")

可变参数

使用 vararg 关键字可以让函数接受任意数量的同类型参数。

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fun sum(vararg numbers: Int): Int {
    return numbers.sum()
}
sum(1, 2, 3, 4)   // 返回 10

局部函数

在函数内部还可以定义另一个函数，这称为局部函数。它通常用来封装仅在当前函数内需要重复使用的逻辑。

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fun process(input: String) {
    fun validate(s: String): Boolean {
        return s.isNotBlank()
    }
    if (validate(input)) {
        // 处理 input
    }
}

局部函数可以访问外层函数的参数和局部变量。

函数类型与高阶函数

Kotlin 中函数也是一种类型，可以将函数作为参数传递给另一个函数，或者作为返回值。函数类型的写法是 (参数类型) -> 返回类型。

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fun operate(x: Int, y: Int, op: (Int, Int) -> Int): Int {
    return op(x, y)
}
val result = operate(10, 5) { a, b -> a - b }   // 结果为 5

这样的特性让集合操作（如 map、filter）变得很方便。

作用域与可见性

变量和函数的作用域由声明的位置决定：

在文件顶层声明的，属于全局范围，但可以用 private 限制仅当前文件可见。
在类内部声明的，属于该类的成员。
在函数内部声明的，只在该函数内有效。

可见性修饰符有 private、protected、internal、public，默认是 public。

空安全

Kotlin 的类型系统区分可空类型和不可空类型。在类型后面加 ? 表示可以为 null。

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var nullable: String? = null
var nonNull: String = "value"
// nonNull = null   // 编译错误，不允许

函数参数和返回值也遵循这个规则。当访问可空对象的成员时，需要使用安全调用 ?. 或者非空断言 !!（!! 要谨慎使用，它会在值为 null 时抛出异常）。

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fun getLength(s: String?): Int {
    return s?.length ?: 0   // 如果 s 为 null，返回 0
}

这样可以在编译期避免大量的空指针异常。