使用协变类型在Scala参数化类中实现方法

Question

我已经阅读了一些教程，包括关于协变类型的方法签名的主要Scala文档。 假设我有以下抽象类：

abstract class List[+A] {

  def head: A
  def tail: List[A]
  def isEmpty: Boolean
  def add[B >: A](element: B): List[B]
  protected def printElements: String

  override def toString: String = "[" + printElements + "]"

}

我的问题涉及add()方法的签名。 为什么有必要这样声明？ 我们传入的参数是A的超类型。这解决了什么问题？ 我试图在直观的层面上理解这一点。

Answer 1

假设我想要制作一个整数列表。 并且假设，为了论证， add是在没有泛型的情况下实现的。

def add(element: A): List[A]

为了这个例子，让我们假设我们有一些方法来产生一个“空”列表。

def emptyList[A]: List[A] = /* some magic */

现在我想制作整数列表。

(1 to 10).foldRight(emptyList) { (x, acc) => acc.add(x) }

哎呀！ 我们出现了问题！ 当我调用emptyList ，Scala会推断出最常见的类型 ，并且因为A是协变的，所以它将假定为Nothing 。 这意味着我只是尝试将一个整数添加到一个没有任何内容的列表中。 我们可以使用显式类型签名来解决此问题，

(1 to 10).foldRight(emptyList[Int]) { (x, acc) => acc.add(x) }

但是，实际上，这并没有解决问题。 它不会增加可读性，只需要用户做额外的工作。 实际上，我应该可以将一个数字附加到一个没有任何内容的列表中。 只是，如果我选择这样做，我就无法将其称为Nothing列表。 因此，如果我们定义

def add[B >: A](element: B): List[B]

现在，我可以从List[Nothing]开始，并添加一个Int 。 我得到的东西不再是List[Nothing]了; 它是List[Int] ，但我可以做到。 如果我接受List[Int]并稍后再添加一个String ，那么我也可以这样做，但现在我有一个几乎没用的List[Any] 。

Answer 2

正式解释

特定

abstract class List[+A] {
  def add(element: A): List[A]
}

“这个程序没有编译，因为add的参数元素是A类型，我们声明了协变 。这不起作用，因为函数在参数类型中是逆变的 ，在结果类型中是协变的 。为了解决这个问题，我们需要在add翻转参数元素类型的方差 。
我们通过引入一个新的类型参数B来实现这一点，该参数B具有A作为较低类型的界限 “。
- 参考 。

直观的解释

在此示例中，如果向List add ：
它必须是A - 在这种情况下， List仍然是List[A] 。
或者它必须是A任何子类型 - 在这种情况下，元素被上传到A ， List仍然是List[A] 。
或者如果它是另一种类型B ，那么它必须是A的超类型 - 在这种情况下， List被上传到List[B] 。 （注意：因为Any只是所有内容的超类型，在最坏的情况下， List将被上传到List[Any] ） 。

Answer 3

当你声明+A ，你会说，例如， List[String]扩展了List[Object] 。 现在，想象一下：

val ls: List[Object] = List[String]() // Legal because of covariance
ls.add(1) // Adding an int to a list of String?

只有在可以将List的类型扩展为包含任意对象时，这才是合法的，这正是您的添加签名所做的。 否则， add(a: A)的存在意味着类型系统中的不一致。