Scala参数化类型问题与返回相同类型的实例

Question

在下文中，我将只展示我的 Scala 代码的非常简化的版本。足以说明问题。不必要的代码块将减少到...。

有效的部分

我创建了一个向量库（即用于建模数学向量，而不是 scala.collection.Vector 意义上的向量）。基本特征如下所示：

trait Vec[C] extends Product {
  def -(o:Vec[C]):Vec[C] = ...
  ...
}

我为特定向量创建了许多子类型，例如用于二维向量的Vec2，或专门用于二维向量的Vec2Int。

子类型缩小了某些操作的返回类型。例如，从另一个向量中减去Vec2Int 不会返回通用的Vec[Int]，而是返回更具体的Vec2Int。

此外，我已将这些方法在非常特定的子类型（如 Vec2Int）中声明为 final，从而允许编译器选择这些方法进行内联。

这很好用，我创建了一个快速且可用的向量计算库。

在此基础上，我现在想创建一组类型来模拟基本几何形状。基本的形状特征如下所示：

trait Shape[C, V <: Vec[C]] extends (V=>Boolean) {
  def boundingBox:Box[C,V]
}

其中Box 将是Shape 的子类型，对n 维框建模。

不起作用的部分

现在，我尝试定义框：

trait Box[C, V <: Vec[C]] extends Shape[C,V] {
  def lowCorner:V
  def highCorner:V
  def boundingBox = this
  def diagonal:V = highCorner - lowCorner // does not compile
}

diagonal 方法无法编译，因为Vec.- 方法返回Vec[C]，而不是V。

当然，我可以让diagonal 返回Vec[C]，但这在很多方面是不可接受的。这一次，我将失去对特定 Vec 子类型的编译器优化。此外，例如，当您有一个由两个二维 Float 向量 (Vec2Float) 描述的框时，假设对角线也是 Vec2Float 是很有意义的。我不想丢失这些信息。

我试图解决这个问题

按照Scala集合层次结构的例子，我引入了一个类型VecLike：

trait VecLike[C, +This <: VecLike[C,This] with Vec[C]] {
  def -(o:Vec[C]):This
  ...
}

我让Vec 扩展它：

trait Vec[C] extends Product with VecLike[C, Vec[C]] ...

（然后我会继续创建更具体的 VecLike 子类型，例如 Vec2Like 或 Vec3Like，以配合我的 Vec 类型层次结构。）

现在，Shape 和 Box 的新定义如下所示：

trait Shape[C, V <: VecLike[C,V] with Vec[C]] ...

trait Box[C, V <: VecLike[C,V] with Vec[C]] extends Shape[C,V] {
  ...
  def diagonal:V = highCorner - lowCorner 
}

编译器仍然抱怨：

Error: type mismatch;
found: Vec[C]
required: V

这让我很困惑。 VecLike 类型在减法中明显返回This，转换为Box 类型的类型参数V。可以看到Vec的减法还是返回Vec[C]，但是为什么此时编译器不能使用VecLike的减法的返回类型呢？

我该如何解决这个问题？

Answer 1

我的建议是在省略您认为不相关的代码方面少做些工作，只显示代码。人们设法删除重要部分的频率真是令人惊讶。口头禅是“如果你不知道它为什么不起作用，那么你就不知道什么是相关的。”这是一个非常严肃、真诚的建议：如果你给我的代码除了你不理解的东西之外可以编译，我可以在五秒钟内帮助你，或者如果我必须重建你所有的部分，我可以在五分钟内帮助你被排除在外。猜猜哪一个发生的频率更高。

进入代码。在我猜测第一次尝试中的位如何填充到第二次尝试中之后，它完全按照给定的方式编译。 （这个“猜测”阶段是预先展示代码的另一个很好的理由。）

trait VecLike[C, +This <: VecLike[C, This] with Vec[C]] {
  def -(o: Vec[C]): This
}

trait Vec[C] extends Product with VecLike[C, Vec[C]] { }

trait Shape[C, V <: VecLike[C,V] with Vec[C]] { }

trait Box[C, V <: VecLike[C,V] with Vec[C]] extends Shape[C, V] {
  def lowCorner: V
  def highCorner: V
  def boundingBox = this
  def diagonal: V = highCorner - lowCorner 
}

% scalac281 a.scala 
%