创建单一类型对象的列表

Question

我有一个Animal特征和一些案例类如下

sealed trait Animal

trait Domestic extends Animal
trait Wild extends Animal

case class Dog(id: UUID = UUID.randomUUID()) extends Domestic
case class Lion(id: UUID = UUID.randomUUID()) extends Wild

这是我的牧群 class 可以包含单一类型动物的列表

case class Herd[T <: Animal](get: T*)

我想创造的是一群单一类型的动物。

val herd1 = Herd(Cat(), Cat())
val herd2 = Herd(Cat(), Lion())

在 Scala 中，两者都是有效的，但如果你看一下一群猫和狮子的含义，那就没有意义了。 有没有办法将Herd限制为单一类型？

Answer 1

尝试引入两个类型参数A和B ，然后将它们与广义类型约束A =:= B相关联

case class Herd[A <: Animal, B](x: A, y: B*)(implicit ev: A =:= B)

Herd(Lion())         // ok
Herd(Lion(), Lion()) // ok
Herd(Cat(), Lion())  // compile-time error

---

究竟是什么=:=

考虑以下具有两个类型参数A和B的方法，我们的目标是传达它们应该相等或至少A应该是B的子类型

scala> def f[A, B](a: A, b: B): B = {
     |   val x: B = a
     |   x
     | }
         val x: B = a
                    ^
On line 2: error: type mismatch;
        found   : a.type (with underlying type A)
        required: B

上述定义中两个类型参数是完全不相关的，方法体不能影响类型参数的类型推断，所以会出错。 现在让我们尝试将它们与类型绑定A <: B

scala> def f[A <: B, B](a: A, b: B): B = {
     |   val x: B = a
     |   x
     | }
def f[A <: B, B](a: A, b: B): B

所以这会编译，但是编译器将始终通过计算给定 arguments 的最小上限来尝试满足类型边界

scala> f(Lion(), Dog())
val res32: Product with Animal with java.io.Serializable = Lion(...)

我们需要更多的东西来解决编译器推导出最小上限的倾向，这就是广义类型等式约束发挥作用的地方

scala> def f[A <: B, B](a: A, b: B)(implicit ev: A =:= B): B = {
     |   val x: B = a
     |   x
     | }
def f[A <: B, B](a: A, b: B)(implicit ev: A =:= B): B

scala> f(Lion(), Cat())
        ^
       error: Cannot prove that Lion =:= Product with Animal with java.io.Serializable.

现在编译器仍然必须尝试生成给定 arguments 的最小上限，但是它还必须满足能够为两种类型A和B相等的生成见证ev的附加要求。 （请注意，如果可能，编译器将自动实例化见证ev 。）

一旦我们有了见证ev ，我们就可以通过它的apply方法在类型A和B之间自由移动，例如，考虑

scala> type A = Lion
type A

scala> type B = Lion
type B

scala> val a: A = Lion()
val a: A = Lion(...)

scala> val ev: =:=[A, B] = implicitly[A =:= B]
val ev: A =:= B = generalized constraint

scala> ev.apply(a)
val res44: B = Lion(...)

请注意ev.apply(a)如何键入B 。 我们之所以可以这样应用=:=是因为它实际上是一个function

scala> implicitly[(A =:= B) <:< Function1[A, B]]
val res43: A =:= B <:< A => B = generalized constraint

所以隐式参数列表

(implicit ev: A =:= B)

实际上是指定隐式转换 function

(implicit ev: A => B)

所以现在编译器能够在任何需要的地方自动注入隐式转换，所以以下

def f[A <: B, B](a: A, b: B)(implicit ev: A =:= B): B = {
  val x: B = a
  x
}

自动展开为

def f[A <: B, B](a: A, b: B)(implicit ev: A =:= B): B = {
  val x: B = ev.apply(a)
  x
}

总之，就像类型边界一样，广义类型约束是要求编译器在编译时对我们的代码库进行进一步检查的另一种方式。