Scala：如何创建由值参数化的类型，而不是类型答案

【问题标题】：Scala: how to create a type parametrized by a value, instead of a typeScala：如何创建由值参数化的类型，而不是类型
【发布时间】：2011-08-23 01:39:22
【问题描述】：

是否可以在 Scala 中创建由值参数化的类型？我不想定义一个部分类型List[A] 并使用List[Int] 对其进行参数化，而是定义一个部分类型（在伪代码中）Element[Symbol] 并使用Element['td] 对其进行参数化。在本例中，该类型表示一个 XML 元素：Element['td] 通知 Scala 类型检查器我们有一个 <td> 元素，您可以想象可以有专门期望或返回 <td> 元素的 API。

(子类化，如class Td extends Element，不是一个非常令人满意的解决方案，因为它不会阻止可能由独立开发人员编写的两段代码为<td>声明不同的子类，然后将考虑由 Scala 类型检查器确定为不同的类型。）

【问题讨论】：

我认为这不可能。
可能使用了很多内部类和路径依赖类型？

标签： scala

【解决方案1】：

如果你真的想通过一个值来参数化一个类型，你需要一种依赖类型的编程语言，比如 Agda。

【讨论】：

Scala 是一种依赖类型的编程语言。即使它不是单例类型也能让你足够接近：因为值可以提升为类型，我们可以根据值的相应单例类型将依赖于值的类型编码为类型。
@Miles Sabin：虽然这在技术上可能是正确的，但我不明白您将如何创建一个长度为 Int 参数的列表类型。有什么想法吗？
Ints 的单例类型存在于 Scala 类型检查器内部，但目前没有任何语法（有关补丁和讨论，请参阅 existentialtype.net/2008/07/21/literally-dependent-types）。但是对于任何引用类型，这都是完全可能的......请参阅下面的答案。
在类型系统中拥有这些类型并不意味着您可以确保，例如，列表的长度方法确实会通过类型系统返回长度。只要这些微不足道的事情是不可能的，调用 Scala 依赖类型就有点用词不当恕我直言。
引用您链接到的文章：“不是成熟的依赖类型”

【解决方案2】：

只是一些可以玩的想法...对象是值并且它们具有类型。

trait XmlElement
object Td extends XmlElement

然后，您可以拥有一个参数化类并在该特定类型上使用它。

class Element[T <: XmlElement] { ... }
val elementOnTd = new Element[Td.type]
// elementOnTd can only be used with Td.

如果您只想支持固定数量的元素，那么您可以创建一个密封的特征，并且您的库将仅适用于这些对象（尽管这似乎非常有限）

sealed trait XmlElement
object Td extends XmlElement
object Tr extends XmlElement
// can't have anything other than `Td` and `Tr` !

你可以玩的另一件事是对象的内部类没有相同的类型。因此，您也可以按照object Td { class Element { ... } } 和Td.Element 的类型与Tr.Element 的类型不同。

【讨论】：

【解决方案3】：

听起来你真正想要的不是通过一个值来参数化一个类型（就像你在 C++ 中那样），而是迫使不同的开发人员就一个通用的实现达成一致。

我认为该语言不会为您解决这个问题。即使您强制只有一种方法来拥有 <td> 类型，是否仍然可以自行决定 <td> 类型到底是什么？

如果你真的想通过一个值来参数化一个类型，你可能不得不这样做：

object TD {
}

即让它成为一个类型，现在你可以写Element[TD]。虽然这仍然存在其他人可以在另一个包中写入object TD { } 并且会有两个的问题。

您可以尝试使用类似的东西来模拟完全依赖类型

object A { }
object B { }
object C { }
...

object TyString[Car,Cdr] { }

因此“TD”将表示为

TyString[T,TyString[D,()]]

但你可能不想去那里；）

（我听说 Scala 将实现一种称为“单例文字”的东西，但那曾经发生过吗？你应该能够编写 "td".type，但 Scala 2.9.1 不接受这种语法)。

【讨论】：

关于您的上一条评论，以下对我有用：val x = "string"; null: x.type。但是如果x 被声明为var 而不是val，编译器会给出一个错误，即x 不是一个稳定的标识符。
非常有趣。我可以看到一种我们可以使用单例类型的方式。但我很困惑：如果我可以写val s = 's; val x: s.type = s 为什么我不能写val s = 's; val x: s.type = 's（这会导致类型不匹配；找到：符号，必填：s.type）？

【解决方案4】：

单例类型将满足您的要求，

scala> class Element[+T]
defined class Element

scala> val td = 'td
td: Symbol = 'td

scala> val p = 'p
p: Symbol = 'p

scala> def acceptAll[T](e : Element[T]) = e
acceptAll: [T](e: Element[T])Element[T]

scala> def acceptTd(e : Element[td.type]) = e
acceptTd: (e: Element[td.type])Element[td.type]

scala> acceptAll(new Element[p.type])       // OK
res3: Element[Symbol] = Element@628b54f4

scala> acceptAll(new Element[td.type])      // OK
res4: Element[Symbol] = Element@6e7eee36

scala> acceptTd(new Element[td.type])       // OK
res2: Element[td.type] = Element@547fa706

scala> acceptTd(new Element[p.type])        // Doesn't compile
<console>:12: error: type mismatch;
 found   : Element[p.type]
 required: Element[td.type]
              acceptTd(new Element[p.type])
                       ^

但是，通过创建（密封的）类型族来表示元素名称，它们并没有为您提供任何您无法拥有的东西。请注意，这里使用 Scala Symbols 并没有什么特别之处：引用类型的任何稳定标识符都会产生唯一的单例类型，可以以相同的方式使用。

【讨论】：