为什么这段带有免费 monad 解释器的代码可以编译？

Question

我正在尝试了解自由 monad。因此，在教程的帮助下，我编写了玩具示例来玩，现在我不明白为什么它会编译。这是：

import cats.free.Free
import cats.instances.all._
import cats.~>

trait Operation[+A]

case class Print(s: String) extends Operation[Unit]

case class Read() extends Operation[String]


object Console {

  def print(s: String): Free[Operation, Unit] = Free.liftF(Print(s))

  def read: Free[Operation, String] = Free.liftF(Read())

}

object Interpreter extends (Operation ~> Option) {
  // why does this compile?
  override def apply[A](fa: Operation[A]): Option[A] = fa match {
    case Print(s) => Some(println(s))
    case Read() => Some(readLine())
  }
}

object Main {
  def main(args: Array[String]) {
    val program = for {
      _ <- Console.print("What is your name?")
      name <- Console.read
      _ <- Console.print(s"Nice to meet you $name")
    } yield ()
    program.foldMap(Interpreter)
  }
}

我说的是 Interpreter 的 apply 方法。它应该 return Option[A]，但我可以 return Option[Unit] 和 Option[String]，所以我认为它应该是一个编译错误。但事实并非如此。这段代码可以编译并运行（尽管 Idea 告诉我这是一个错误）。这是为什么？

UPD：但为什么不能编译？

def test[A](o: Operation[A]): Option[A] = o match {
    case Print(s) => Some(s)
    case Read() => Some(Unit)
  }

Answer 1

您的 apply 方法应该 return Option[A] 其中 A 由参数的类型决定。也就是说，如果参数的类型是 Operation[Unit]，结果也应该是 Option[Unit] 等等。

现在您的 body 完全遵守了该合同。是的，你确实有这样的情况，你 return 一个 Option[Unit] 而不是一般的 Option[A]，但你只有在参数是 Print 的实例时才这样做，因此Operation[Unit]。也就是说，当参数是 Operation[Unit] 时，你只会 return 一个 Option[Unit]，所以合同没有被破坏。 Read 和 String 也是如此。请注意，如果您在 Read 的情况下 returned 一个 Option[Unit]，那将是一个错误，因为您现在 returning 的类型不是参数。

这就是为什么代码在语义上是正确的，但为什么它可以编译？这是因为 Scala 类型检查器（不像 IntelliJ 的近似）足够聪明，可以在模式匹配时考虑额外的类型信息。也就是说，在 case Print 中，它知道您刚刚将类型 Operation[A] 的值与类型 Operation[Unit] 的模式匹配，因此它在 case 的 body.

关于您的更新：

case Print(s) => Some(s)

这里我们有一个 Operation[Unit] 类型的模式（记住 Print 扩展了 Operation[Unit]），所以我们应该得到一个 Option[Unit] 类型的结果，但是 Some(s) 的类型为 Option[String]。所以这是类型不匹配。

case Read() => Some(Unit)

首先Unit它是Unit类型的同伴object，所以它有自己的类型，而不是Unit类型。 Unit 类型的唯一值是 ().

除此之外，情况与上述相同：模式的类型为 Operation[String]，因此结果应为 Operation[String]，而不是 Operation[Unit]（或 Operation[Unit.type] ).

为什么这段带有免费 monad 解释器的代码可以编译？

Why does this code with free monad interpreter compile?

scala

free-monad