在示例中阅读 Scala，试图理解示例背后的哲学答案

【问题标题】：Reading Scala In Example, trying to understand the philosophy behind the examples在示例中阅读 Scala，试图理解示例背后的哲学
【发布时间】：2012-01-23 21:56:21
【问题描述】：

我正在阅读示例书中的 Scala，其中几乎每个示例都有以下结构：

abstract class Stack[A] {
  def push(x: A): Stack[A] = new NonEmptyStack[A](x, this)
  def isEmpty: Boolean
  def top: A
  def pop: Stack[A]
}
class EmptyStack[A] extends Stack[A] {
  def isEmpty = true
  def top = error("EmptyStack.top")
  def pop = error("EmptyStack.pop")
}
class NonEmptyStack[A](elem: A, rest: Stack[A]) extends Stack[A] {
  def isEmpty = false
  def top = elem
  def pop = rest
}

我有以下两个相互关联的问题： 1) 将空元素和非空元素表示为单独的类是否是一种常见的 Scala 实践？如果是，那为什么？ 2) 为什么孩子们在可能的情况下都实现相同的愚蠢方法“isEmpty”，而且对我来说，在父类中这样做更明智？

我想了解这里所涉及的最深刻的哲学。

【问题讨论】：

谢谢，看来这个部门可以追溯到函数式或更准确地说是“面向列表”编程的基石之一，我很久以前在简要接触 Erlang、Clojure 和口齿不清。所以这一定有一个非常重要的意义。至于第二个问题，感谢您的回答，我明白这只是一个太简单的例子，无法见证这种方法的全部力量。
这是常见的做法吗？集合 - 也许，一般应用程序编码，我改为使用 Option。对我来说，你的两个问题都有一个答案——作者的目的是演示如何使用继承，特别是抽象类和方法。 isEmpty、top、pop被演示为抽象方法，因此必须通过继承类来实现，并且可以有不同的实现。这只是一个意见，所以不张贴作为答案。希望对您有所帮助！
此外，这个除法可以帮助您回答如下问题：“如果我将一个空堆栈传递给它，如何编写一个在堆栈上运行但在 编译时失败的函数"
在父级和子级中实现isEmpty（或类似方法）之间存在权衡。将实现推迟到子类的一个好处是，如果您希望添加新的子类，则不必修改父类的代码。

标签： class scala inheritance methods

【解决方案1】：

它看起来类似于List 的实现。我只是在这里猜测，但该示例可能会在本书后面的章节中继续，其中解释了模式匹配，因此实现将以 case 关键字为前缀，以便您可以在 Stacks 上进行匹配以case head :: tail => 方式匹配Lists。

【讨论】：

【解决方案2】：

1) 是的，空容器和非空容器有单独的类是很常见的，这通常被称为代数数据结构，但它通常不那么明显。例如，Scala 的 List 有两个类，Nil 表示一个空列表，:: 包含一个元素和另一个列表。所以

List(1,2,3)

虽然通常由 List[T] 特征引用，但实际上是 :: [B] (hd: B, tl: List[B]) 的一个实例，如下所示：

::(1, ::(2, ::(3, Nil)))

2) 每个类都必须实现isEmpty 方法，因为如果您注意到，每个子类中的值是不同的。它只是节省了一些计算来确定Stack 的实例是否为空，因为每个子类型在编译时已经知道这一点。

【讨论】：

【解决方案3】：

好吧，如果没有“空”子类，你会如何编写这个？试着写它（记住你不能使用可变状态），你会发现它非常难。我知道的唯一方法需要一个私有构造函数。

【讨论】：

【解决方案4】：

1) 是的，这是 Scala 表达代数数据类型或可区分联合的方式，在函数式编程语言中很常见。这里的替代方法是只有一个具有可选数据成员的类（使用Option，它也有一个空子类和一个非空子类，或者使用null）。这迫使您的所有方法都必须检查对象是否确实有数据，从而使它们变得更加复杂；使用子类有系统的虚拟方法调度（无论如何它都会这样做）为你做这个检查。它还强制呈现的数据一致； Stack 要么有 elem 和 rest (NonEmptyStack)，要么都没有 (EmptyStack)。它不可能有一个但没有另一个（假设没有人故意用null 制作NonEmptyStack，这在Scala 中非常罕见）。

数据类型的一般模式是几种情况之一，每种情况都附加不同的数据，这种模式具有广泛的适用性。让其中一个案例包含 no 数据只是这种一般模式的一个简单案例。作为 Scala 程序员，使用这种通用模式对您来说会很熟悉，因此将其应用于简单的情况似乎也很自然。

2) 您会注意到，每个子类中的所有方法都会立即返回一个值，无需进一步计算（错误情况除外，它会立即抛出异常而无需进一步计算） .这使得它们非常明显且易于理解，只要您习惯于从虚拟方法调度的角度思考。

此外，这使它们非常高效；唯一确定每个方法应该返回什么所需的计算是虚拟方法调度，无论如何系统都会为你做。要在父类中实现isEmpty，您必须添加某种形式的实例检查和分支；无论如何，这实际上只是系统虚拟方法调度的手动形式！

此外，我认为最重要的是，子类实现更易于维护。假设您添加了另一种特殊类型的非空堆栈（也许您有大量只有一个元素的堆栈，并且不想浪费空间来存储对空堆栈的额外引用或其他内容）。如果您在父类中有分支以返回不同子类的不同答案，则必须去更新它们中的每一个以考虑到新的子类。 如果您不这样做，编译器可能不会注意到。如果您已经在子类中实现了每个子类特定的行为，那么您只需在新子类中实现方法。

【讨论】：