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什么是 Scala 上下文和视图边界?

简单来说,什么是上下文和视图边界,它们之间有什么区别?

一些易于理解的例子也很棒!


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Julian A.

我认为这已经被问过了,但是,如果是这样,那么问题在“相关”栏中并不明显。所以,这里是:

什么是视图绑定?

view bound 是 Scala 中引入的一种机制,可以使用某种类型 A 就好像它是某种类型 B。典型的语法是这样的:

def f[A <% B](a: A) = a.bMethod

换言之,A 应该具有到 B 的隐式转换,以便可以对 A 类型的对象调用 B 方法。标准库(无论如何,在 Scala 2.8.0 之前)中视图边界最常见的用法是使用 Ordered,如下所示:

def f[A <% Ordered[A]](a: A, b: A) = if (a < b) a else b

因为可以将 A 转换为 Ordered[A],并且因为 Ordered[A] 定义了方法 <(other: A): Boolean,所以我可以使用表达式 a < b

请注意 view bounds are deprecated,您应该避免使用它们。

什么是上下文绑定?

上下文边界是在 Scala 2.8.0 中引入的,通常与所谓的类型类模式一起使用,这是一种模拟 Haskell 类型类提供的功能的代码模式,尽管方式更为冗长。

虽然视图绑定可以与简单类型(例如 A <% String)一起使用,但上下文绑定需要 参数化类型,例如上面的 Ordered[A],但与 String 不同。

上下文绑定描述了一个隐式,而不是视图绑定的隐式转换。它用于声明对于某些类型 A,有一个类型为 B[A] 的隐式值可用。语法如下:

def f[A : B](a: A) = g(a) // where g requires an implicit value of type B[A]

这比视图绑定更令人困惑,因为目前尚不清楚如何使用它。 Scala 中的常见用法示例如下:

def f[A : ClassManifest](n: Int) = new Array[A](n)

参数化类型的 Array 初始化需要 ClassManifest 可用,原因与类型擦除和数组的非擦除性质有关。

库中另一个非常常见的例子有点复杂:

def f[A : Ordering](a: A, b: A) = implicitly[Ordering[A]].compare(a, b)

这里,implicitly 用于检索我们想要的隐式值,类型为 Ordering[A],该类定义了方法 compare(a: A, b: A): Int

我们将在下面看到另一种方法。

View Bounds 和 Context Bounds 是如何实现的?

鉴于它们的定义,视图边界和上下文边界都是使用隐式参数实现的,这不足为奇。实际上,我展示的语法是真正发生的事情的语法糖。见下文他们如何脱糖:

def f[A <% B](a: A) = a.bMethod
def f[A](a: A)(implicit ev: A => B) = a.bMethod

def g[A : B](a: A) = h(a)
def g[A](a: A)(implicit ev: B[A]) = h(a)

因此,很自然地,可以用完整的语法编写它们,这对于上下文边界特别有用:

def f[A](a: A, b: A)(implicit ord: Ordering[A]) = ord.compare(a, b)

视图边界有什么用?

视图边界主要用于利用 pimp my library 模式,在您希望以某种方式返回原始类型的情况下,通过该模式将方法“添加”到现有类。如果您不需要以任何方式返回该类型,那么您不需要绑定视图。

视图绑定用法的经典示例是处理 Ordered。请注意,例如 Int 不是 Ordered,尽管存在隐式转换。前面给出的示例需要一个视图绑定,因为它返回未转换的类型:

def f[A <% Ordered[A]](a: A, b: A): A = if (a < b) a else b

如果没有视图边界,此示例将无法工作。但是,如果我要返回另一种类型,那么我不再需要绑定视图:

def f[A](a: Ordered[A], b: A): Boolean = a < b

此处的转换(如果需要)发生在我将参数传递给 f 之前,因此 f 不需要知道它。

除了 Ordered,库中最常见的用法是处理 StringArray,它们是 Java 类,就像它们是 Scala 集合一样。例如:

def f[CC <% Traversable[_]](a: CC, b: CC): CC = if (a.size < b.size) a else b

如果尝试在没有视图边界的情况下执行此操作,则 String 的返回类型将是 WrappedString (Scala 2.8),对于 Array 也是如此。

即使该类型仅用作返回类型的类型参数,也会发生同样的事情:

def f[A <% Ordered[A]](xs: A*): Seq[A] = xs.toSeq.sorted

上下文边界有什么用?

上下文边界主要用于所谓的类型类模式,作为对 Haskell 类型类的引用。基本上,这种模式通过一种隐式适配器模式使功能可用,实现了继承的替代方案。

经典示例是 Scala 2.8 的 Ordering,它在整个 Scala 库中替换了 Ordered。用法是:

def f[A : Ordering](a: A, b: A) = if (implicitly[Ordering[A]].lt(a, b)) a else b

虽然你通常会看到这样写:

def f[A](a: A, b: A)(implicit ord: Ordering[A]) = {
    import ord.mkOrderingOps
    if (a < b) a else b
}

它利用了 Ordering 中的一些隐式转换,这些转换支持传统的运算符样式。 Scala 2.8 中的另一个示例是 Numeric

def f[A : Numeric](a: A, b: A) = implicitly[Numeric[A]].plus(a, b)

一个更复杂的例子是 CanBuildFrom 的新集合用法,但已经有一个很长的答案,所以我将在这里避免它。而且,如前所述,还有 ClassManifest 用法,它是初始化没有具体类型的新数组所必需的。

与 typeclass 模式绑定的上下文更有可能被您自己的类使用,因为它们可以分离关注点,而通过良好的设计可以在您自己的代码中避免视图边界(它主要用于绕过其他人的设计)。

尽管已经有很长一段时间了,但上下文边界的使用在 2010 年真正起飞,现在在 Scala 的大多数最重要的库和框架中都在一定程度上发现了这一点。然而,它使用最极端的例子是 Scalaz 库,它为 Scala 带来了 Haskell 的强大功能。我建议阅读类型类模式,以更了解它的所有使用方式。

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关于隐式的类型、起源和优先级的讨论

链接隐式


@chrsan 我又添加了两个部分,详细介绍了每个部分的用途。
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@Landei 我对此没有任何问题,但 Stack Overflow 中的内容有自己的许可条件——它是页面底部底部的一个非常小的链接:“需要署名的 cc-wiki”。请点击这些链接,并遵守其中规定的条件。
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