什么是 Scala 上下文和视图边界？

Posted 2023-03-23

【中文标题】什么是 Scala 上下文和视图边界？

【英文标题】：What are Scala context and view bounds?

【发布时间】：2010-12-16 22:22:20

【问题描述】：

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！

【参考方案1】：

我以为这已经被问过了，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，允许使用某种类型的 A 就好像它是某种类型的 B。典型的语法是这样的：

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

换句话说，A 应该有一个到B 的隐式转换可用，以便可以在A 类型的对象上调用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 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，你应该避开他们。

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，尽管在更详细的方式。

虽然视图绑定可以用于简单类型（例如，A <% String），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值，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，因为并不清楚如何使用它。 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，Ordering[A] 类型之一，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。看看下面它们是如何脱糖的：

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，我们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？

View bounds 主要用于利用 pimp my library 模式，在您想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。

视图绑定使用的经典示例是处理Ordered。请注意，Int 不是 Ordered，例如，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，此示例将无法运行。但是，如果我要返回另一种类型，则不再需要绑定视图：

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String 和Array，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，String 的返回类型将是 WrappedString（Scala 2.8），Array 的返回类型也是如此。

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被称为 typeclass 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提供功能，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

这利用了Ordering 内部的一些隐式转换，这些转换支持传统的运算符样式。 Scala 2.8 中的另一个例子是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，但是已经有一个很长的答案，所以我会在这里避免它。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（它主要用于绕过别人的设计）。

尽管已经有很长一段时间了，但上下文边界的使用在 2010 年才真正起飞，现在在 Scala 的大多数最重要的库和框架中都在某种程度上发现了它。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。

编辑

感兴趣的相关问题：

A discussion on types, origin and precedence of implicits Chaining implicits

【讨论】：

非常感谢。我知道这个问题之前已经回答过了，也许我当时没有仔细阅读，但是你在这里的解释是我见过的最清楚的。所以，再次感谢您。

@chrsan 我又添加了两个部分，详细介绍了每个部分的用途。

我认为这是一个很好的解释。如果您同意，我想为我的德语博客 (dgronau.wordpress.com) 翻译此内容。

这是迄今为止我找到的关于这个主题的最好和最全面的解释。真的非常感谢！

Sooo，你的 Scala 书什么时候出版，在哪里可以买到 :)