如何在存在更高类型的情况下控制模式匹配中绑定变量的推断类型

Question

（这是基于 http://bertails.org/2015/02/15/abstract-algebraic-data-type 上的文章）

首先，我正在定义 scala.Option 的抽象版本。

import scala.language.higherKinds

trait OptionSig {
  type Option[+_]
  type Some[+A] <: Option[A]
  type None <: Option[Nothing]
}

abstract class OptionOps[Sig <: OptionSig] extends Extractors[Sig] {
  def some[A](x: A): Sig#Some[A]
  def none: Sig#None
  def fold[A, B](opt: Sig#Option[A])(ifNone: => B, ifSome: A => B): B
}

我希望能够在 Sig#Option[A] 上使用模式匹配，所以 Extractors 看起来像这样：

trait Extractors[Sig <: OptionSig] { self: OptionOps[Sig] =>

  object Some {
    def unapply[A](opt: Sig#Option[A]): scala.Option[A] =
      fold(opt)(scala.None, a => scala.Some(a))
  }

  object None {
    def unapply[A](opt: Sig#Option[A]): Option[Unit] =
      fold(opt)(scala.Some(()), _ => scala.None)
  }

}

现在我可以写这个程序了：

class Program[Sig <: OptionSig](implicit ops: OptionOps[Sig]) extends App {

  import ops._

  val opt: Sig#Option[Int] = some(42)

  opt match {
    case None(_)  => sys.error("")
    case Some(42) => println("yay")
    case Some(_)  => sys.error("")
  }

}

我可以用这个实现来测试它。

trait ScalaOption extends OptionSig {

  type Option[+A] = scala.Option[A]
  type Some[+A]   = scala.Some[A]
  type None       = scala.None.type

}

object ScalaOption {

  implicit object ops extends OptionOps[ScalaOption] {

    def some[A](x: A): ScalaOption#Some[A] = scala.Some(x)

    val none: ScalaOption#None = scala.None

    def fold[A, B](opt: ScalaOption#Option[A])(ifNone: => B, ifSome: A => B): B =
      opt match {
        case scala.None    => ifNone
        case scala.Some(x) => ifSome(x)
      }

  }

}

object Main extends Program[ScalaOption]

看起来可行，但有一件烦人的事情我想不通。

和scala.Option，Option(42) match { case s @ Some(42) => s }中s的类型是Some[Int]。但是在我上面的代码片段中，它是 Sig#Option[Int]，我想改为 Sig#Some[Int]。

所以我尝试了以下内容以更接近 scalac 为其案例生成的内容类:

trait Extractors[Sig <: OptionSig] { self: OptionOps[Sig] =>

  object Some {
    def unapply[A](s: Sig#Some[A]): scala.Option[A] =
      fold(s)(scala.None, a => scala.Some(a))
  }

  object None {
    def unapply(n: Sig#None): Option[Unit] =
      fold(n)(scala.Some(()), (_: Any) => scala.None)
  }

}

但现在我收到如下警告：

[warn] Main.scala:78: abstract type pattern Sig#None is unchecked since it is eliminated by erasure
[warn]     case None(_)  => sys.error("")

我不确定为什么会这样，因为 Sig#None 是 Sig#Option[Int] 的子类型，并且 在编译时已知 。

运行时也还可以，但推断的类型仍然不是我期望的类型。

所以问题是

尽管有子类型信息，为什么这里提到类型擦除？
如何在 (some(42): Sig#Option[Int]) match { case s @ Some(42) => s }

s

Sig#Option[Int]

Answer 1

不幸的是，你不能如愿以偿。问题是 scalac 知道 Sig#None <: Sig#Option[A] 是不够的，它必须能够验证它传递给 unapply 的值实际上是 Sig#None。这适用于 scala.Option，因为编译器可以在将类型传递给 [=12= 之前生成 instanceof 检查以验证类型实际上是 Some 还是 None ] 方法。如果检查失败，它跳过该模式（并且永远不会调用 unapply）。

在你的例子中，由于 scalac 只知道 opt 是一个 Sig#Option[Int]，它不能做任何事情来保证该值实际上是一个 Some 或 None在将其传递给 unapply.

之前

那么它有什么作用呢？ 无论如何它都会传递值！这是什么意思？好吧，让我们稍微修改一下提取器：

trait Extractors[Sig <: OptionSig] { self: OptionOps[Sig] =>
  object Some {
    def unapply[A](s: Sig#Some[A]): scala.Option[A] =
      fold(s)(scala.None, a => scala.Some(a))
  }

  object None {
    def unapply(n: Sig#None): Option[Unit] =
      scala.Some(())
  }
}

我们所做的只是停止在 None 情况下使用 fold。既然我们知道参数必须是 Sig#None，为什么还要调用 fold，对吧？我的意思是，我们不希望这里传递 Sig#Some，对吧？

当我们运行这个例子时，你会点击 RuntimeException，因为我们的第一个模式匹配成功并调用 ??? .在 scala.Option 的情况下，模式会失败，因为它受到生成的 instanceof 检查的保护。

我举了另一个例子来展示另一个危险，我们在 Sig#Some 中添加了一个小约束，这让我们也避免了 Some 情况下的 fold：https://gist.github.com/tixxit/ab99b741d3f5d2668b91

无论如何，您的具体案例在技术上是安全的。我们知道您使用了 fold，因此使用 Sig#Option 是安全的。问题是 scalac 不知道。

如何在存在更高类型的情况下控制模式匹配中绑定变量的推断类型

How to control the inferred type for bound variables in pattern matching in the presence of higher-kinded types

scala

pattern-matching

abstract-data-type

algebraic-data-types

higher-kinded-types