Scala 集合：为什么 Elem 在 Builder 中是逆变的，而在 TraversableLike 中是协变的？

Question

协方差对我来说很直观，但我对协方差的理解有点不稳定。我理解 Function[-A, +B] 中的反方差，因为 Animal => Int 函数可以在任何使用 Rabbit => Int 函数的地方使用。我真的不明白这种同类型的逆变关系如何适用于 Builder 的 Elem 术语，特别是为什么 Builder 的 Elem 是相反的-variant 但 TraversableLike 的 Elem 是协变的。

Answer 1

让我们从构建器开始，正如文档所说：

The base trait of all builders. A builder lets one construct a collection incrementally, by adding elements to the builder with += and then converting to the required collection type with result.

假设我们有一个将 Builder 作为参数的函数。

def addCatAndBuild(builder : Builder[Cat, Buffer]) = {
    builder += new Cat()
    builder.result()
}

我们在这里唯一可以使用的构建器是那些将超类型 Cat 指定为其 Elem 参数的构建器（您可以将 Cat 添加到任何 Animal 集合中）。这里可以用Builder[Animal, Buffer]，不能用Builder[ThreeLeggedCat, Buffer]（因为不是每只猫都只有三条腿）

至于 TraversableLike - 此特征没有带有 Elem（或 A，如在 scaladoc 中）实例参数的方法。有接受 Elem => Whatever 功能的方法。一些方法 return Elem 的其他集合（例如 List[Elem]），并且所有这些集合都具有协变类型参数。

在 TraversableLike 的操作方面，你在 TraversableLike[Animal, Repr] 上所做的任何事情也可以在 TraversableLike[Cat, Repr] 上完成。

def allCanWalk(tl : TraversableLike[Animal, Repr]) =
   tl.forall(_.canWalk)

总而言之，就是class的接口和类型参数的使用，让它们可以协变或逆变。

Answer 2

有一个经验法则：

contra-variance is for function parameters and variance is for function return type

我将对此进行详细说明。一般来说，如果你有这样的功能：

def f(a: A): B

您可以将 A 的所有子类型的任何实例传递给此函数，并将结果分配给任何 超类型类型的值的 B

假设您有以下通用类型：

特质生成器[Elem, To]

这意味着您可以添加 Elem 类型的元素以形成类型 To 的实例。例如具有以下类型：

class Animal class Cat extends Animal class Dog extends Animal class Tiger extends Cat val a: Builder[Cat, ArrayBuffer[Cat]]

为您提供构建 ArrayBuffer 的构建器，其中包含 Cat 类型的元素。我们想要的是一个更通用的结构。让我们看看下面的例子：

implicit val builder: Builder[Cat, ArrayBuffer[Cat]] = ... def build(elements: Tiger*)(implicit b: Builder[Tiger, ArrayBuffer[Animal]]): ArrayBuffer[Animal] = { ... }

我们有一个构建函数，它需要一个隐含的范围，它可以从 Tiger 个实例的数组中创建一个 ArrayBuffer[Animal]。让我们回到一些逻辑。

将 ArrayBuffer[Cat] 分配给类型为 ArrayBuffer[Animal] 的值是合乎逻辑的。

在ArrayBuffer[Cat]上加上Tiger是合乎逻辑的，因为老虎是一种猫。

所以我们的 build 函数在逻辑上应该能够使用 builder 隐式 val 来形成 ArrayBuffer[Cat] 或更一般地从给定的 [=20= 集合中形成 ArrayBufer[Animal] ] 实例。这只有在满足以下关系时才有可能：

Builder[Cat, ArrayBuffer[Cat]] <: Builder[Tiger, ArrayBuffer[Animal]]

在这种情况下，builder 可以在调用 build 函数时被选为 b 参数。

实现这种关系的唯一方法是将 Builder 特征更改为以下内容：

trait Builder[-Elem, +To]

因此，由于 Tiger <: Cat 和 Cat <: Animal，根据 Elem 上的反方差和 To 上的方差，Builder[Cat, ArrayBuffer[Cat]] <: Builder[Tiger, ArrayBuffer[Animal]].

回到介绍性的经验法则：您想使用 Elem 类型的元素来形成 To 类型的集合。把它想象成一个函数，其中 Elem 是参数类型，To 是 return 类型。因此，参数类型的反方差和 return 类型的方差使它成为逻辑上正确的泛型函数。

Scala 集合：为什么 Elem 在 Builder 中是逆变的，而在 TraversableLike 中是协变的？

Scala collections: Why is Elem contravariant in Builder but covariant in TraversableLike?

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