Kotlin 泛型 Array<T> 导致“不能将 T 用作具体类型参数。请改用类”但 List<T> 不会

Posted 2023-02-26

【中文标题】Kotlin 泛型 Array<T> 导致“不能将 T 用作具体类型参数。请改用类”但 List<T> 不会

【英文标题】：Kotlin generics Array<T> results in "Cannot use T as a reified type parameter. Use a class instead" but List<T> does not

【发布时间】：2022-01-17 02:36:17

【问题描述】：

我有一个接口，其中包含 T 的数组（或列表）和一些元数据。

interface DataWithMetadata<T> 
    val someMetadata: Int
    fun getData(): Array<T>

如果我编写接口的最简单实现，我会在emptyArray() 上得到一个编译错误：“Cannot use T as a reified type parameter. Use a class instead.”

class ArrayWithMetadata<T>(override val someMetadata: Int): DataWithMetadata<T> 
    private var myData: Array<T> = emptyArray()

    override fun getData(): Array<T> 
        return myData
    

    fun addData(moreData: Array<T>) 
        this.myData += moreData
    

但是，如果我将接口和实现都更改为列表，则不会出现编译时问题：

interface DataWithMetadata<T> 
    val someMetadata: Int
    fun getData(): List<T>


class ListWithMetadata<T>(override val someMetadata: Int): DataWithMetadata<T> 
    private var myData: List<T> = emptyList()

    override fun getData(): List<T> 
        return myData
    

    fun addData(moreData: Array<T>) 
        this.myData += moreData
    

我怀疑我的问题中有一些关于 Kotlin 泛型的有趣课程。谁能告诉我编译器在幕后做了什么以及为什么 Array 失败但 List 没有？有没有一种惯用的方法可以在这种情况下编译 Array 实现？

额外问题：我使用 Array over List 的唯一原因是我经常看到 Kotlin 开发人员偏爱数组。是这样吗，如果是，为什么？

【参考方案1】：

查看 kotlin stdlib (jvm) 中emptyArray() 的声明，我们注意到reified 类型参数：

public inline fun <reified @PureReifiable T> emptyArray(): Array<T>

reified 类型参数意味着你可以在编译时访问T 的类，并且可以像T::class 一样访问它。您可以在Kotlin reference 中阅读有关reified 类型参数的更多信息。由于Array<T> 编译为java T[]，我们需要在编译时知道类型，因此需要reified 参数。如果你尝试编写一个没有 reified 关键字的 emptyArray() 函数，你会得到一个编译器错误：

fun <T> emptyArray() : Array<T> = Array(0,  throw Exception() )

不能将 T 用作具体类型参数。改用类。

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现在，我们来看看emptyList()的实现：

public fun <T> emptyList(): List<T> = EmptyList

这个实现根本不需要参数T。它只返回内部对象EmptyList，它本身继承自List<Nothing>。 kotlin 类型 Nothing 是 throw 关键字的返回类型，并且是永远不存在的值 (reference)。如果一个方法返回Nothing，就相当于在那个地方抛出异常。所以我们可以在这里安全地使用Nothing，因为每次我们调用EmptyList.get()，编译器都知道这会返回一个异常。

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额外问题：

来自 Java 和 C++，我习惯于使用 ArrayList 或 std::vector 更容易使用这些数组。我现在使用 kotlin 几个月了，在编写源代码时，我通常看不到数组和列表之间有很大的区别。两者都有大量有用的扩展函数，它们的行为方式相似。然而，Kotlin 编译器处理数组和列表的方式非常不同，因为 Java 互操作性对 Kotlin 团队非常重要。我通常更喜欢使用列表，这也是我在你的情况下推荐的。

【参考方案2】：

问题在于Array 的泛型类型必须在编译时 已知，这由此处的reified 类型参数指示，如声明中所示：

public inline fun <reified @PureReifiable T> emptyArray(): Array<T>

只能创建像Array<String> 或Array<Int> 这样的具体数组，但不能创建Array<T> 类型的数组。

在这个answer 中，您可以找到几种解决方法。

【参考方案3】：

最适合我的解决方法是：

@Suppress("UNCHECKED_CAST")
var pool: Array<T?> = arrayOfNulls<Any?>(initialCapacity) as Array<T?>

【参考方案4】：

我在尝试返回 T 时得到了Type parameter T cannot be called as function。

private fun <T> getData(): T 
    return T()

见What is the proper way to create new instance of generic class in kotlin?:

private fun <T> create(
    method: (Int) -> T,
    value: Int
): T 
    return method(value) // Creates T(value).


// Usage:

create(::ClassName, 1)

ClassName 扩展 T。

也许这会有所帮助：

private inline fun <reified T> getData(): T 
    return T::class.java.newInstance()

但就我而言，我必须返回T(parameter)，而不是T()，所以，没有尝试。另见How to get class of generic type parameter in Kotlin。

【参考方案5】：

我在上面的解决方案中遇到了一些问题。这是我使用来自kotlin-reflect 的typeOf 得出的结论：

@Suppress("UNCHECKED_CAST")
private inline fun <reified T> createArrayOfGeneric(): Array<T> 
    return java.lang.reflect.Array.newInstance(typeOf<T>().javaType as Class<*>, 10) as Array<T>

newInstance方法将java类型作为你从typeOf得到的泛型类，第二个参数是数组的长度。