话说模式匹配(4) scala里的赋值语句都是模式匹配吗？

先抛个问题，下面的语句是否都合理(编译通过)，哪些会引起模式匹配？

scala> val a = 100 
scala> val A = 100 
scala> val a@b = 100
scala> val (a,b) = (100,200)
scala> val (a,B) = (100,200)    //第二个变量大写
scala> val Array(a,b) = Array(100,200)
scala> val Array(a,B) = Array(100,200) 

scala> object Test { val 2 = 2 } 
scala> object Test { val 2 = 3 } 

我们先看看其他语言(对scala有影响的)有关赋值语句的定义：

1) 在 ML 语言里，对赋值语句的定义：

val P = E

表示定义了模式P中的变量，并赋予它们表达式E中相应的值。

2) 在Erlang中等号 = 表示一个模式匹配操作

在这两种语言中，赋值语句都明确的定义为模式匹配，那么scala中，所有的赋值语句是否都是模式匹配呢？
尤其scala可以说在函数式风格上与ML(及其家族)语言有某种血缘，在这一点上是否也与ML完全一致呢？

先分析一下上面的每条赋值语句：val a = 100 和 val A = 100是直观且没有歧义的。

val a@b = 100 是什么意思？回忆一下第一篇里讲过的“变量绑定模式”，当时的例子有点复杂，重新理解一下：

//给"hello"字符串对象用v1这个变量名
scala> "hello" match { case v1 => println(v1) }

//变量绑定模式，把变量v2 绑定在v1这个模式上
scala> "hello" match { case v2@v1 => println(v2) }

上面的例子中，第一行中v1是个变量模式。 第二行中v2是一个新的变量，只有在v1这个模式匹配成功的情况下，才会把自己绑定到v1上，而v1因为是一个变量模式，它总能匹配成功，所以这里v2也会绑定到”hello”对象上。变量绑定模式通常不会这么使用，更多用在绑定到一个复合结构的模式上，如：

scala> List(1,List(2,3)) match { case List(_, x@List(2,_*)) => println(x.size) }
2

把变量x绑定到了嵌套的 List(2,3) 这个对象上

但赋值语句val a@b = 100 跟上面的有关系么？我们通过ToolBox看看它”脱糖”后的语法树：

scala> tb.parse("val a@b=100")
res13: tb.u.Tree =
{
    <synthetic> private[this] val x$3 = 100: @scala.unchecked match {
        case (a @ (b @ _)) => scala.Tuple2(a, b) //这一句
    };
    val a = x$3._1;
    val b = x$3._2
}

有注释的那一句里面把a,b两个局部变量绑定到通配符”_”上，而这个通配符模式case _ => 可以匹配任何对象，所以相当于把a,b两个变量绑定到了100这个对象上，并产生了一个二元组记录这两个局部变量值。最终把二元组里的值分别赋给了我们定义的a，b两个变量。

接下来的val (a,b) = (100,200) 这个赋值也容易理解，把二元组里的值分别赋给a，b两个变量么，也是经过模式匹配的么？继续用ToolBox分析：

scala> tb.parse("val (a,b)=(100,200)")
res14: tb.u.Tree =
{
    <synthetic> private[this] val x$4 = scala.Tuple2(100, 200): @scala.unchecked match {
        case scala.Tuple2((a @ _), (b @ _)) => scala.Tuple2(a, b)
    };
    val a = x$4._1;
    val b = x$4._2
}

看到了，是一个构造器模式与变量绑定模式的混合模式匹配。

再下一个val (a,B) = (100,200) 这个与上一个有区别么？回顾一下第一篇里讲到的“常量模式”：当变量大写时将被对待为常量模式，也就是说 大写B 和上面的 小写b 是两种不同的模式！！

scala> tb.parse("val (a,B)=(100,200)")
res15: tb.u.Tree =
val a = scala.Tuple2(100, 200): @scala.unchecked match {
    case scala.Tuple2((a @ _), B) => a
} 

大写B在这里当作常量来解析，但又找不到B这个变量(除非之前有定义过)，就报错了：

scala> val (a,B) = (100,200)
<console>:8: error: not found: value B
   val (a,B) = (100,200)
          ^

后边两个Array的赋值语句与这两个类似，小括号写法只是元组(Tuple)的语法糖而已。

最后，真正有趣，且会让新手崩溃的情况 object Test { val 2 = 2 } 为什么这个编译和初始化都没问题？

scala> object Test { val 2 = 2 }
defined module Test

scala> Test
res16: Test.type = Test$@3042dc22

简直逆天，难道这个背后也与模式匹配有关系么？

scala> tb.parse(" object Test { val 2 = 2 }")
res0: tb.u.Tree =
object Test extends scala.AnyRef {
    def <init>() = {
        super.<init>();
        ()
    };
    <synthetic> private[this] val x$1 = 2: @scala.unchecked match {
        case 2 => ()
    }
}

确实又是一个常量模式匹配，2匹配2，成功。

同理，下一个 object Test { val 2 = 3 } 也是个常量模式匹配，但为何明显不匹配，却可以编译时成功，而运行时时才报错呢？

scala> object Test { val 2 = 3 }
defined module Test

scala> Test
scala.MatchError: 3 (of class java.lang.Integer)
    at Test$.<init>(<console>:8)

这是因为object 是惰性初始化的原因(lazy)，如下:

// 对下面的单例
object Test { val a = 2 }

$ scalac -Xprint:jvm A.scala
package <empty> {
  object Test extends Object {
    private[this] val a: Int = _;
    <stable> <accessor> def a(): Int = Test.this.a;
    def <init>(): Test.type = {
        Test.super.<init>();
        Test.this.a = 2;  //在初始化时才对成员赋值
        ()
    }
  }
}

在对多个变量赋值，或变量中有@符合，导致模式匹配还好理解，但”2=2″也引起模式匹配就会让我产生疑问：
是否所有的赋值语句都是模式匹配?

为了验证，通过编译选项查看val a=2 这样对单个变量的赋值却没有看到模式匹配。
另外，如果单个变量也是模式匹配，为何大写字母val A=2没问题？假设对单个变量赋值也是模式匹配，那岂不无法定义大写的变量了；肯定是有区别的，但又怎么区分的？

我最初遇到这个困惑，在邮件列表里问了这个问题，得到了一些回复，并且有人给了一个老帖子链接说早就讨论过val 1=2这个话题了：http://thread.gmane.org/gmane.comp.lang.scala.user/44036

在那个帖子里，martin也回复了为何 val 1=2是模式匹配，并且为何不把这种情况作为错误给修复掉：

A value definition is of the form

val <pattern> = <expression> // 这个同ML和Erlang语言
1 is a <pattern>

There is one edge case:
If the pattern is a single variable (upper or lower case or backquoted), then it is always treated as a variable, not a constant. Otherwise, there would be no way to define such a value.

只有一种边缘情况：如果模式是一个单独的变量(大写、小写、或用反引号引起来的)，那么它总被当作变量，而非常量。否则就没法定义这样的一个值。

所以1=2, "a"="b" 这样的赋值语句虽然是一个变量，但变量名称不符合上面的约束，产生了模式匹配。至于为何不修复这个问题(直接在编译时报错)，也可以从这个帖子的线索中找到原因。