Scala 多态返回类型

Question

我有一个抽象的Scala类Base，它有子类Derived1和Derived2。 Base定义了一个函数f()，它返回与实现类相同类型的对象。因此，Derived1.f()返回Derived1，Derived2.f()返回Derived2。我该如何在Scala中编写这个代码？

以下是我目前想到的解决方案。

package com.github.wpm.cancan

abstract class Base {
  def f[C <: Base]: C
}

case class Derived1(x: Int) extends Base {
  def f[Derived1] = Derived1(x + 1)
}

case class Derived2(x: Int) extends Base {
  def f[Derived2] = Derived2(x + 2)
}

这会产生以下编译错误：

type mismatch;
[error]  found   : com.github.wpm.cancan.Derived1
[error]  required: Derived1
[error]   def f[Derived1] = Derived1(x + 1)

type mismatch;
[error]  found   : com.github.wpm.cancan.Derived2
[error]  required: Derived2
[error]   def f[Derived2] = Derived2(x + 2)

这个错误信息让我感到困惑，因为在这个情况下我认为com.github.wpm.cancan.Derived1应该与Derived1相同。

- W.P. McNeill

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在def f[Derived1]中，Derived1不是指向case class Derived1的引用，而是作为def f ...的类型参数！ - Randall Schulz

我认为你可以在方法上使用“override”关键字来实现你想要的效果（但必须去掉类型参数）。 - didierc

Answer 1

Randall Schulz指出了你当前代码无法正常工作的原因之一。但是，通过使用F-bounded polymorphism，你仍然可以达到想要的效果。

trait Base[C <: Base[C]] { def f: C }

case class Derived1(x: Int) extends Base[Derived1] {
  def f: Derived1 = Derived1(x + 1)
}

case class Derived2(x: Int) extends Base[Derived2] {
  // Note that you don't have to provide the return type here.
  def f = Derived2(x + 2)
}

基础特征的类型参数允许您在那里谈论实现类，例如在f的返回类型中。请注意保留HTML标签。

- Travis Brown

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这里是另一个使用该语言特性的示例：https://dev59.com/YmLVa4cB1Zd3GeqPz89c - didierc

值得指出的是，这种 F-bounded 多态性的特殊实例相对而言比较广为人知，被称作“Curiously Recursive Template/Type Pattern”，用于定义一个基础类型中的函数，其返回值在各个子类型中是多态的。例如，在Java中，枚举类型的定义是class Enum<E extends Enum<E>>。 - Impredicative

@Impredicative：我一直听说它被称为奇妙的“递归模板模式”，这更加元。 - Travis Brown

Answer 2

关于（非常好的）Travis Brown的回答，我想补充一点：在 trait Base[C <: Base[C]] 中的 C 并不是让你引用实现类的；只是遵循写法约定，即 subclass extends Base[subclass] 才可以这样做。我不知道有什么方法可以引用这种类型。为了澄清我的意思，这段代码可以编译通过。

trait Base[C <: Base[C]] { def f: C }

case class Derived1(x: Int) extends Base[Derived1] {
  def f: Derived1 = Derived1(x + 1)
}
// a Derived2 where f returns Derived1!!
case class Derived2(x: Int) extends Base[Derived1] {
  def f = Derived1(x + 2)
}

现在，如果您将所有的 Base 实现都作为 case classes，您可以通过 self-type bound 来正确实现：

trait Base[C <: Base[C]] { self: C => 
  def f: C 
}

case class Derived1(x: Int) extends Base[Derived1] {
  def f: Derived1 = Derived1(x + 1)
}
// a Derived2 where f returns Derived1!!
// this won't compile now
case class Derived2(x: Int) extends Base[Derived1] {
  def f = Derived1(x + 2)
}

- Eduardo Pareja Tobes

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我不明白 - 为什么后一种解决方案只适用于 case 类？ - Robin Green

如果您的“Base”层次结构只有一个级别（如果它们都是案例类，则为真），那么它将起作用。 - Eduardo Pareja Tobes