Scala中的协变和逆变[重复]

Question

我在理解协方差类型受方法参数限制时感到困惑。我阅读了许多材料，但无法理解以下概念。

class SomeThing[+T] {
   def method(a:T) = {...}   <-- produces error
}

在上面这段代码中，a 是类型 T。为什么我们不能传递 T 的子类型？方法对参数 x 的所有期望，都可以通过 T 的子类型完美满足。

同样，当我们有逆变类型 T (-T) 时，它不能作为方法参数传递；但这是允许的。为什么我认为它不能通过是：例如，说 method 调用方法（存在于对象 a 中） 在 T 中存在的 a 上。当我们传递 T 的超类型时，它可能不存在。但它是编译器允许的。这让我很困惑。

class SomeThing[-T] {
   def method(a:T) = {...}   <-- allowed
}

因此，通过查看上述内容，在方法参数和返回类型中都应该允许协变。不能应用逆变。

谁能帮我理解一下。

Answer 1

关于方差的关键在于它会影响类的外观从外部。

协方差表示SomeThing[Int] 的实例可以被视为SomeThing[AnyVal] 的实例，因为AnyVal 是Int 的超类。

在这种情况下你的方法

def method(a: Int)

会变成

def method(a: AnyVal)

这显然是个问题，因为您现在可以将 Double 传递给应该只接受 Int 值的 SomeThing[Int] 方法。请记住，实际对象不会改变，只会改变类型系统感知它的方式。

逆变表示SomeThing[AnyVal]可以被视为SomeThing[Int]所以

def method(a: AnyVal)

变成

def method(a: Int)

这没关系，因为您始终可以在需要 AnyVal 的地方传递 Int。

如果您遵循返回类型的逻辑，您会发现它的工作方式相反。返回协变类型是可以的，因为它们总是可以被视为超类类型。您不能返回逆变类型，因为返回类型可能是实际类型的子类型，这是无法保证的。

Answer 2

我认为你是在反击问题。如果 T 是协变的，则不能将 a:T 作为方法的参数这一事实是一个约束，因为否则一些不合逻辑的代码将完全有效

class A
class B extends A
class C extends B

val myBThing = new SomeThing[B]

这里，myBThing.method 接受B，你说得对，我们可以传递任何扩展B 的东西，所以myBThing.method(new C) 完全没问题。但是，myBThing.method(new A) 不是！

现在，既然我们用协变定义了SomeThing，我也可以这样写

val myAThing: SomeThing[A] = myBThing // Valid since B <: A entails SomeThing[B] <: Something[A] by definition of covariance
myAThing.method(new A) // What? You're managing to send an A to a method that was implemented to receives B and subtypes!

您现在可以看到为什么我们施加不将T 作为参数传递的约束（参数处于“逆变位置”）。

我们可以对返回位置的逆变进行类似的论证。请记住，逆变意味着B <: A 需要 ``SomeThing[A] <: something>

假设您正在定义以下内容

class A
class B extends A
class SomeThingA[-T](val value: T) // Compiler won't like T in a return type like myThing.value

// If the class definition compiled, we could write
val myThingA: SomeThing[A] = new SomeThing(new A)
val someA: A = myThingA.value
val myThingB: SomeThing[B] = myThingA // Valid because T contravariant
val someB: B = myThingB.value // What? I only ever stored an A!

更多详情请见this answer。

Answer 3

对于class SomeThing[T]，在T 之前放置+ 或- 实际上对类本身的影响比对类型参数的影响更大。

考虑以下几点：

val instanceA = new SomeThing[A]
val instanceB = new SomeThing[B]

如果SomeThing 在T 上是不变的（不是+ 或-），那么实例将没有方差关系。

如果SomeThing 在T ([+T]) 上是协变的，那么实例将具有与A 和B 相同的方差关系。换句话说，如果A 是B 的子类型（反之亦然），那么实例将反映相同的关系。

如果SomeThing 在T ([-T]) 上是逆变的，那么实例将具有与A 和B 具有相反的方差关系。换句话说，如果A 是B 的子类型，那么instanceB 将是instanceA 的子类型。

但是方差指示符确实会影响类型参数的使用方式。如果T 标记为+，则不能将其置于逆变位置，同样，如果标记为-，则不能将其置于协变位置。我们在定义方法时经常遇到这种情况。

Scala 方法与 Scala 函数特征密切相关：Function0、Function1、Function2 等。

考虑Function1的定义：

trait Function1[-T1, +R] extends AnyRef

现在假设您要传递这种类型的函数。

def useThisFunc(f: A => B):Unit = {...}

因为Function1 在其接收参数上是逆变的并且在其结果上是协变的，所以以下所有参数都可以作为useThisFunc() 参数接受。

val a2b       : A => B             = ???
val supa2b    : SuperOfA => B      = ???
val a2subb    : A => SubOfB        = ???
val supa2subb : SuperOfA => SubOfB = ???

因此，总而言之，如果SomeThing 在T 上是协变的，那么您不能将T 作为成员方法的传递参数，因为FunctionX 在其参数类型上是逆变的。同样，如果 SomeThing 在 T 上是逆变的，则您不能将 T 作为成员方法返回类型，因为 FunctionX 在其返回类型上是协变的。