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在Scala中推荐高级类型的限制是什么?

发布时间:2020-12-16 09:39:10 所属栏目:安全 来源:网络整理
导读:在以下简化示例代码中: case class One[A](a: A) // An identity functorcase class Twice[F[_],A](a: F[A],b: F[A]) // A functor transformertype Twice1[F[_]] = ({type L[α] = Twice[F,α]}) // We'll use Twice1[F]#L when we'd like to write Twice[
在以下简化示例代码中:

case class One[A](a: A) // An identity functor
case class Twice[F[_],A](a: F[A],b: F[A]) // A functor transformer
type Twice1[F[_]] = ({type L[α] = Twice[F,α]}) // We'll use Twice1[F]#L when we'd like to write Twice[F]

trait Applicative[F[_]] // Members omitted
val applicativeOne: Applicative[One] = null // Implementation omitted
def applicativeTwice[F[_]](implicit inner: Applicative[F]): Applicative[({type L[α] = Twice[F,α]})#L] = null

我可以在applicativeOne上调用applicativeTwice,并且在我尝试在applicativeTwice(applicativeOne)上调用它时,键入推断工作,推理失败:

val aOK = applicativeTwice(applicativeOne)
val bOK = applicativeTwice[Twice1[One]#L](applicativeTwice(applicativeOne))
val cFAILS = applicativeTwice(applicativeTwice(applicativeOne))

scala 2.10.0中的错误是

- type mismatch; 
  found : tools.Two.Applicative[[α]tools.Two.Twice[tools.Two.One,α]]
  required: tools.Two.Applicative[F]
- no type parameters for method applicativeTwice: 
  (implicit inner: tools.Two.Applicative[F])tools.Two.Applicative[[α]tools.Two.Twice[F,α]]
  exist so that it can be applied to arguments 
  (tools.Two.Applicative[[α]tools.Two.Twice[tools.Two.One,α]]) 
  --- because --- 
  argument expression's type is not compatible with formal parameter type; 
     found : tools.Two.Applicative[[α]tools.Two.Twice[tools.Two.One,α]] 
     required: tools.Two.Applicative[?F]

为什么“?F”与任何(正确的类型)匹配?
最终,我想将applicativeTwice作为一个隐含的功能,但是我必须首先得到类型推理。
我也看过类似的问题,答案指出了类型推理算法的局限性。但是这种情况似乎是非常有限的,而且对于monad变压器来说,这是一个很麻烦的事情,所以我怀疑我错过了一些技巧来解决这个问题。

解决方法

您遇到了一个常见的烦恼: SI-2712.为了清楚起见,我将尽量减少代码:

import language.higherKinds

object Test {
  case class Base[A](a: A)
  case class Recursive[F[_],A](fa: F[A])

  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val one = Base(1)
    val two = Recursive(one)
    val three = Recursive(two) // doesn't compile
    println(three)
  }
}

这表明与您的类型错误相同:

argument expression's type is not compatible with formal parameter type;
 found   : Test.Recursive[Test.Base,Int]
 required: ?F
        val three = Recursive(two) // doesn't compile
                    ^

首先你可能已经知道了一些语法和术语:

>在Scala中,我们说一个简单的,没有参数化的数据类型(如Int)有kind _。它是单形的
另一方面,Base被参数化。我们不能使用它作为值的类型,而不提供它包含的类型,所以我们说有_ _ _ _。它是rank-1多态:一个类型的构造函数。
>递归进一步:它有两个参数F [_]和A。类型参数的数量在这里并不重要,但它们的种类。 F [_]是rank-1多态,所以Recursive是rank-2多态:它是一个类型构造函数,它接受一个类型构造函数。
>我们称之为高档二等级以上,这就是乐趣开始的地方。

Scala一般不会有较高类型的麻烦。这是区分其类型系统(例如Java)的几个关键功能之一。但是,在处理较高类型的类型时,部分应用类型参数确实有问题。

这是问题:递归[F [_],A]有两个类型参数。在你的示例代码中,你做了“类型lambda”的技巧来部分应用第一个参数,如:

val one = Base(1)
val two = Recursive(one)
val three = {
  type λ[α] = Recursive[Base,α]
  Recursive(two : λ[Int])
}

这使得编译器能够向递归构造函数提供一些正确的类型(_ [_])。如果Scala有咖喱类型参数列表,我一定会在这里使用:

case class Base[A](a: A)
case class Recursive[F[_]][A](fa: F[A]) // curried!

def main(args: Array[String]): Unit = {
  val one = Base(1)          // Base[Int]
  val two = Recursive(one)   // Recursive[Base][Int]
  val three = Recursive(two) // Recursive[Recursive[Base]][Int]
  println(three)
}

唉,没有(见SI-4719)。所以,据我所知,处理这个问题的最常见的方法是“不能使用的技巧”,因为Miles Sabin。这是在scalaz中出现的一个非常简化的版本:

import language.higherKinds

trait Unapply[FA] {
  type F[_]
  type A
  def apply(fa: FA): F[A]
}

object Unapply {
  implicit def unapply[F0[_[_],_],G0[_],A0] = new Unapply[F0[G0,A0]] {
    type F[α] = F0[G0,α]
    type A = A0
    def apply(fa: F0[G0,A0]): F[A] = fa
  }
}

在某些手写波浪的术语中,这个Unapply构造就像一个“一流的类型lambda”。我们定义一个表示一些类型FA可以分解为类型构造函数F [_]和类型A的断言的特征。然后在其伴随对象中,我们可以定义含义以提供各种类型的特定分解。我只在这里定义了我们需要使递归适合的具体的,但你可以写别人。

有了这个额外的管道,我们现在可以做我们需要的:

import language.higherKinds

object Test {
  case class Base[A](a: A)
  case class Recursive[F[_],A](fa: F[A])

  object Recursive {
    def apply[FA](fa: FA)(implicit u: Unapply[FA]) = new Recursive(u(fa))
  }

  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val one = Base(1)
    val two = Recursive(one)
    val three = Recursive(two)
    println(three)
  }
}

当当!现在输入推理工作,这个编译。作为一个练习,我建议你创建一个额外的课程:

case class RecursiveFlipped[A,F[_]](fa: F[A])

…这与递归没有任何有意义的方式真的不同,当然,但会再次打破类型推论。然后定义修复它所需的附加管道。祝你好运!

编辑

你要求一个不太简化的版本,一些知道类型类的东西。需要进行一些修改,但希望您可以看到相似之处。首先,这是我们升级的Unapply:

import language.higherKinds

trait Unapply[TC[_[_]],FA] {
  type F[_]
  type A
  def TC: TC[F]
  def apply(fa: FA): F[A]
}

object Unapply {
  implicit def unapply[TC[_[_]],F0[_[_],A0](implicit TC0: TC[({ type λ[α] = F0[G0,α] })#λ]) =
    new Unapply[TC,F0[G0,A0]] {
      type F[α] = F0[G0,α]
      type A = A0
      def TC = TC0
      def apply(fa: F0[G0,A0]): F[A] = fa
    }
}

再次,这是completely ripped off from scalaz.现在一些使用它的示例代码:

import language.{ implicitConversions,higherKinds }

object Test {

  // functor type class
  trait Functor[F[_]] {
    def map[A,B](fa: F[A])(f: A => B): F[B]
  }

  // functor extension methods
  object Functor {
    implicit class FunctorOps[F[_],A](fa: F[A])(implicit F: Functor[F]) {
      def map[B](f: A => B) = F.map(fa)(f)
    }
    implicit def unapply[FA](fa: FA)(implicit u: Unapply[Functor,FA]) =
      new FunctorOps(u(fa))(u.TC)
  }

  // identity functor
  case class Id[A](value: A)
  object Id {
    implicit val idFunctor = new Functor[Id] {
      def map[A,B](fa: Id[A])(f: A => B) = Id(f(fa.value))
    }
  }

  // pair functor
  case class Pair[F[_],A](lhs: F[A],rhs: F[A])
  object Pair {
    implicit def pairFunctor[F[_]](implicit F: Functor[F]) = new Functor[({ type λ[α] = Pair[F,α] })#λ] {
      def map[A,B](fa: Pair[F,A])(f: A => B) = Pair(F.map(fa.lhs)(f),F.map(fa.rhs)(f))
    }
  }

  def main(args: Array[String]): Unit = {
    import Functor._
    val one = Id(1)
    val two = Pair(one,one) map { _ + 1 }
    val three = Pair(two,two) map { _ + 1 }
    println(three)
  }
}

(编辑:李大同)

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