在 Scala 中绑定现有类型答案

【问题标题】：Binding Existential types in Scala在 Scala 中绑定现有类型
【发布时间】：2015-06-05 05:39:23
【问题描述】：

这是我的基本 CMap，它将类（任何 T 的 Class[T]）映射到任何类型的值。

scala> type CMap = Map[Class[T] forSome{type T}, Any]
defined type alias CMap

scala> val cMap: CMap = Map(classOf[Int]->5, classOf[String]->"abc", classOf[Double]->"ddd")
cMap: CMap = Map(int -> 5, class java.lang.String -> abc, double -> ddd)

现在我想要一个“绑定”CMap（称之为 CMapBind）。像 CMap 一样，它将类（任何类）映射到值（任何值）。但与 CMap 不同的是，CMapBind 在键和值之间具有类型绑定，这意味着我希望以下行为：

val cMapBind: CMapBind = Map(classOf[Int]->5, classOf[String]-> "aa") // should compile
val cMapBind: CMapBind = Map(classOf[Int]->5, classOf[String]-> 0)    // should fail compile

如何实现 CMapBind？

我知道以下两个在语法/逻辑上不起作用。

scala> type CMapBind = Map[Class[T] forSome{type T}, T]
<console>:8: error: not found: type T
       type CMapBind = Map[Class[T] forSome{type T}, T]


scala> type CMapBind = Map[Class[T], T] forSome{type T}
scala> val cMapBind: CMapBind = Map(classOf[Int]->5, classOf[String]->"str")
<console>:8: error: type mismatch;
 found   : scala.collection.immutable.Map[Class[_ >: String with Int],Any]
 required: CMapBind
    (which expands to)  Map[Class[T],T] forSome { type T }
       val cMapBind: CMapBind = Map(classOf[Int]->5, classOf[String]->"str")

请注意，这里我使用类型构造函数 Class[T] 作为示例来说明问题。在我的代码中，我有自己的类型，例如trait Animal[S, T], class Dog extends Animal[Int, String]。

编辑 1：我应该提到我以不可变 Map 为例，但我真正需要的是可变异构 Map）。

【问题讨论】：

见github.com/akka/akka/blob/…
不确定是否可能（以您想要的方式），因为类型擦除。这个映射总是会丢失值类型（到上限Any），并且键类型总是混合的。认为您需要一种异构的Map，来保存类型。
是的，像 HMap 和 shapeless 这样的异构地图是我正在查看的。
你不能用shapeless，你要自己用吗？因为无形它非常好:)
我很乐意使用shapeless 的HMap，如果它有效的话。在我的应用程序中，我想要一个“可变”的异构地图。我的理解是HMap 是不可变的。

标签： scala collections existential-type

【解决方案1】：

让我们尝试实现可变的HMap。 @MilesSabin 在这里对 Scala 类型系统进行了一些解释：http://www.chuusai.com/2011/07/16/fundeps-in-scala/

这个想法是静态检查构造函数（在这里你会看到，它的数量取决于你的手，所以有可能生成它或其他），以及插入方法。顺便说一句，不可变 HMap 在 shapeless 中实现的方式相同。

import scala.collection.mutable.Map

class HMapBuilder[R[_, _]] { // constructor arity is two
  def apply[K1, V1](e1: (K1, V1))(implicit ev1: R[K1, V1]) = 
    new HMap[R](Map(e1))
  def apply[K1, V1, K2, V2](e1: (K1, V1), e2: (K2, V2))
                           (implicit ev1: R[K1, V1], ev2: R[K2, V2]) =
    new HMap[R](Map(e1, e2))
}

所以它是我们地图的构造函数。证据将静态检查插入数据的类型。接下来，让我们包装默认的 scala 集合：

class HMap[R[_, _]](underlying : Map[Any, Any] = Map.empty) {
  def get[K, V](k : K)(implicit ev : R[K, V]) : Option[V] = 
    underlying.get(k).asInstanceOf[Option[V]]

  def +=[K, V](kv : (K, V))(implicit ev : R[K, V]) : HMap[R] = {
    underlying += kv
    this
  }
  def -=[K](k : K) : HMap[R] = {
    underlying -= k
    this
  }

  override def toString = underlying.toString
}

最后包装HMapBuilder，做一个令人愉快的构造函数：

object HMap {
  def apply[R[_, _]] = new HMapBuilder[R]

  def empty[R[_, _]] = new HMap[R]
  def empty[R[_, _]](underlying : Map[Any, Any]) = 
    new HMap[R](underlying)
}

结果，用法类似于shapelessHMap：

class Mapping[K, V]

implicit def mappingFromClass[A] = new Mapping[Class[A], A]

val hm = HMap[Mapping](classOf[Int] -> 5) // ok
hm += (classOf[String] -> "string") // ok
hm += (classOf[Boolean] -> false) // ok
hm += (classOf[Double] -> "sss") // compile fail

按预期工作。我只实现了 insert 和 remove 函数，其他函数可以用同样的方式定义。

【讨论】：