Scala3中的依赖函数类型详解-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/gitblog_00170/article/details/148488213

Scala3中的依赖函数类型详解

scala3 The Scala 3 compiler, also known as Dotty. 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/sc/scala3

什么是依赖函数类型

依赖函数类型(Dependent Function Types)是Scala3引入的一种新型函数类型，它允许函数的返回类型依赖于函数的参数值。这种类型系统特性为编写更精确的类型安全代码提供了可能。

语法结构

依赖函数类型的语法扩展了常规函数类型的语法：

函数参数类型 ::= 中缀类型
               | '(' [ 函数参数类型 {',' 函数参数类型} ] ')'
               | '(' 带类型函数参数 {',' 带类型函数参数} ')'
带类型函数参数 ::= 标识符 ':' 类型

依赖函数类型具有右结合性，例如： (s: S) => (t: T) => U 等同于 (s: S) => ((t: T) => U)

实现原理

在底层实现上，依赖函数类型会被脱糖(desugar)为定义了带有依赖结果类型的apply方法的类类型。具体来说：

一个N元依赖函数类型(x1: K1, ..., xN: KN) => R会被转换为：

FunctionN[K1, ..., Kn, R']:
  def apply(x1: K1, ..., xN: KN): R

其中R'是结果类型R的最小上近似，但不包含对值参数x1, ..., xN的任何引用。

关键特性

匿名依赖函数：语法和语义与常规函数相同
Eta展开：自然地推广到具有依赖结果类型的方法
隐式支持：依赖函数可以是隐式的
高元数支持：像其他函数一样支持N > 22的情况

实际示例

基础示例

trait C { type M; val m: M }

// 定义依赖函数类型
type DF = (x: C) => x.M
type IDF = (x: C) ?=> x.M  // 隐式版本

@main def test =
  val c = new C { type M = Int; val m = 3 }

  val depfun: DF = (x: C) => x.m
  println(depfun(c))  // 输出: 3

  val idepfun: IDF = summon[C].m
  println(idepfun(using c))  // 输出: 3

效果系统示例

trait Effect

abstract class Fun[-X, +Y]:
  type Eff <: Effect  // 效果类型
  def apply(x: X): Eff ?=> Y

// 定义具体效果
class CanThrow extends Effect
class CanIO extends Effect

// 实现具体函数
class I2S extends Fun[Int, String]:
  type Eff = CanThrow
  def apply(x: Int) = x.toString

// 使用依赖函数类型的高阶函数
def map[A, B](f: Fun[A, B])(xs: List[A]): f.Eff ?=> List[B] =
  xs.map(f.apply)

// 更高级别的依赖函数
def composeFn[A, B, C]:
  (f: Fun[A, B]) => (g: Fun[B, C]) => A => f.Eff ?=> g.Eff ?=> C =
  f => g => x => g(f(x))