可以在 Scala HList 上执行 Map

Question

我现在已经做了一些 HList 的实现。一个基于 Daniel Spiewak 在 Scala 之地的高级巫术演讲，另一个基于 Apocalisp 博客中的一篇文章。目标是有一个异质列表，其中在主要类型中不是异质的，而是更高类型的。例如：

val requests = Request[String] :: Request[Int] :: HNil

我将能够在列表中进行映射以执行请求并生成更高类型的异构列表。所以：

requests.map(execute)

应该等于

String :: Int :: HNil

遗憾的是，我所有的尝试都导致了一个任意的 HList。这是最近尝试的代码：

class Request[+Out](o:Out) {
  type O = Out

  def v:O = o
}

object HList {
  trait Func[-Elem,Out] {
    type Apply[E <: Elem] <: Out
    def apply[N <: Elem](e:N):Apply[N]
  }
  sealed trait HList[Base] {
    type Head <: Base
    type Tail <: HList[Base]
    type Map[Out,F <: Func[Base,Out]] <: HList[Out]
    def head:Head
    def tail:Tail

    def ::[A <: Base](a:A):HList[Base]
    def map[Out,F <: Func[Base,Out]](f:F):Map[Out,F]
  }

  case class HNil[Base]() extends HList[Base] {
    type Head = Nothing
    type Tail = Nothing
    type Map[Out,F <: Func[Base,Out]] = HNil[Out]

    def head = error("Head of an empty HList")
    def tail = error("Head of an empty HList")

    def ::[A <: Base](a:A) = HCons(a,this)
    def map[Out,F <: Func[Base,Out]](f:F) = new HNil[Out]
  }

  case class HCons[Base,A <: Base,B <: HList[Base]](head: A, tail: B) extends HList[Base] {
    type Head = A
    type Tail = B    
    type Map[Out,F <: Func[Base,Out]] = HCons[Out,F#Apply[Head],Tail#Map[Out,F]]

    def ::[C <: Base](c:C) = HCons(c,this)
    def map[Out,F <: Func[Base,Out]](f:F) =
      HCons(f(head),tail.map(f))
  }

  val :: = HCons 
}

object Test extends Application {
  import HList._

  val HNil = new HNil[Request[_]]

  val list = new Request[Int](1) :: new Request[String]("1") :: HNil

  val (a :: b :: HNil) = list
  val y:Request[String] = b

  val results = list.map[Any,Unwrap.type](Unwrap)

  val i:Int = results.head
}

import HList._
object Unwrap extends Func[Request[Any],Any] {
  type Apply[I <: Request[Any]] = I#O
  def apply[N <: Request[Any]](e:N) = null.asInstanceOf[Apply[N]]
}

另一个尝试是基于 Apocalisp 版本，它使用 fold 创建一个新的 HList，它再次导致了一个 Any 类型的 HList。任何提示将不胜感激。

Answer 1

shapeless 中的HList 实现足以包含HList 和KList 功能。它提供了一个 map 操作，该操作在其元素中应用更高级别的函数，可能具有特定于类型的情况，从而产生适当类型的 HList 结果，

import shapeless.Poly._
import shapeless.HList._

// Define a higher-ranked function from Sets to Options
object choose extends (Set ~> Option) {
  def default[T](s : Set[T]) = s.headOption 
}

// An HList of Sets
val sets = Set(1) :: Set("foo") :: HNil

// Map our choose function across it ...
val opts = sets map choose

// The resulting value
opts == Option(1) :: Option("foo") :: HNil 

请注意，尽管在上面的示例中是这种情况，但并不要求 HList 元素共享一个公共的外部类型构造函数，它只需要映射的更高级别的函数具有所有涉及的类型的情况,

// size is a higher-ranked function from values of arbitrary type to a 'size'
// which is defined as 1 by default but which has type specific cases for
// Strings and tuples
object size extends (Id ~> Const[Int]#λ) {
  def default[T](t : T) = 1
}
implicit def sizeString = size.λ[String](s => s.length)
implicit def sizeTuple[T, U](implicit st : size.λ[T], su : size.λ[U]) =
  size.λ[(T, U)](t => 1+size(t._1)+size(t._2))

size(23) == 1          // Default
size("foo") == 3       // Type specific case for Strings
size((23, "foo")) == 5 // Type specific case for tuples

现在让我们将其映射到HList，

val l = 23 :: true :: "foo" :: ("bar", "wibble") :: HNil
val ls = l map size

ls == 1 :: 1 :: 3 :: 10 :: HNil

在这种情况下，被映射函数的结果类型是常量：无论参数类型是什么，它都是一个 Int。因此，生成的 HList 具有所有相同类型的元素，这意味着它可以有效地转换为普通列表，

ls.toList == List(1, 1, 3, 10)

Answer 2

您需要的是具有类型构造函数Request 和自然转换execute: Request ~> Id 的Klist。所有这一切都在 Apocalisp 精彩的类型级编程系列文章中有详细说明，特别是：

1. Natural transformation literals
2. Klist basics

你可以从Mark Harrah's up repo查看整个系列的代码

在你的情况下，你需要类似的东西

val reqList = new Request[Int](1) :^: new Request[String]("1") :^: KNil    
val exec = new (Request ~> Id) { def apply[T](reqs: Request[T]): T = reqs.execute }    
val results = reqList down exec

上面的down 方法在概念上与map 相同，用于nat 转换M ~> Id；您还有更一般的map，它从 nat transf M ~> N 和类型 M 的 Klist 产生类型 N 的 KList。

Answer 3

请注意，您在 Mikołaj Koziarkiewicz 的最近（2016 年 10 月，OP 5 年后）文章“Using shapeless' HLists for extra type safety (in Akka Streams)”中有一个带有 HList 的 Map 示例。

  //glue for the ParserStageDefs
  specs.map(s => Flow[Data].map(s.parser).map(s.processor))
                    .foreach(broadcast ~> _ ~> merge)

问题在于我们的规格列表中​​的类型信息没有被保留。或者更确切地说，没有按照我们想要的方式保留 - List 元素的类型是 ParserStageDef[_ >: Int with String]，因此我们的装饰器和增量器的最低通用超类型。

以上暗示，在解析器和处理器元素之间进行映射时，编译器无法提供在给定规范中使用的实际类型 T。

解决方案

这就是 HList 可以发挥作用的地方。因为它们保留了每个元素的完整类型信息，所以可以像上次尝试一样定义我们的流程。

首先，让我们将列表替换为HList：

import shapeless.ops.hlist._
import shapeless._
//...

val specs = decorator :: incrementer :: HNil
val specsSize = specs.length.toInt

现在，对于从ParserStageDefs 到Flows 的映射，我们需要采用不同的方法，因为HList 的map 需要名为P**oly - a polymorphic function value** 的东西。

在我们的例子中是这样的：

import shapeless.PolyDefns.~>
object toFlow extends (ParserStageDef ~> ProcessingFlow) {
  override def apply[T](f: ParserStageDef[T]) = 
                Flow[Data].map(f.parser).map(f.processor)
}

为了使其工作，我们还将ProcessingFlow 更改为类型ProcessingFlow[_] = Flow[Data, Data, _]，因为上面的多态函数需要更高种类的类型。

现在，我们的中心陈述是：

//we convert to a List[ProcessingFlow[_]] for simplicity
specs.map(toFlow).toList.foreach(broadcast ~> _ ~> merge)

我们都准备好了！