46-泛型-枚举-子类型关系

46-泛型-枚举-子类型关系

泛型枚举

在仓颉编程语言中，泛型 enum 声明的类型里被使用得最广泛的例子之一就是 Option 类型了，关于 Option 详细描述可以详见 Option 类型章节。 Option 类型是用来表示在某一类型上的值可能是个空的值。这样，Option 就可以用来表示在某种类型上计算的失败。这里是何种类型上的失败是不确定的，所以很明显，Option 是一个泛型类型，需要声明类型形参。

package core // `Option` is defined in core.

public enum Option<T> {
      Some(T)
    | None

    public func getOrThrow(): T {
        match (this) {
            case Some(v) => v
            case None => throw NoneValueException()
        }
    }
    ...
}

可以看到，Option<T> 分成两种情况，一种是 Some(T)，用来表示一个正常的返回结果，另一种是 None 用来表示一个空的结果。其中的 getOrThrow 函数会是将 Some(T) 内部的值返回出来的函数，返回的结果就是 T 类型，而如果参数是 None，那么直接抛出异常。

例如：如果我们想定义一个安全的除法，因为在除法上的计算是可能失败的。如果除数为 0，那么返回 None ，否则返回一个用 Some 包装过的结果：

func safeDiv(a: Int64, b: Int64): Option<Int64> {
    var res: Option<Int64> = match (b) {
                case 0 => None
                case _ => Some(a/b)
            }
    return res
}

这样，在除数为 0 时，程序运行的过程中不会因除以 0 而抛出算术运算异常。

泛型类型的子类型关系

实例化后的泛型类型间也有子类型关系。例如当我们写出下列代码时，

interface I<X, Y> { }

class C<Z> <: I<Z, Z> { }

根据第 3 行，便知 C<Bool> <: I<Bool, Bool> 以及 C<D> <: I<D, D> 等。这里的第 3 行可以解读为“于所有的（不含类型变元的） Z 类型，都有 C<Z> <: I<Z, Z> 成立”。

但是对于下列代码

open class C { }
class D <: C { }

interface I<X> { }

I<D> <: I<C> 是不成立的（即使 D <: C 成立），这是因为在仓颉语言中，用户定义的类型构造器在其类型参数处是不型变的。

型变的具体定义为：如果 A 和 B 是（实例化后的）类型，T 是类型构造器，设有一个类型参数 X（例如 interface T<X>），那么

• 如果 T(A) <: T(B) 当且仅当 A = B，则 T 是不型变的。
• 如果 T(A) <: T(B) 当且仅当 A <: B ，则 T 在 X 处是协变的。
• 如果 T(A) <: T(B) 当且仅当 B <: A ，则 T 在 X 处是逆变的。

因为现阶段的仓颉中，所有用户自定义的泛型类型在其所有的类型变元处都是不变的，所以给定 interface I<X> 和类型 A、B，只有 A = B，我们才能得到 I<A> <: I<B>；反过来，如果知道了 I<A> <: I<B>，也可推出 A = B（内建类型除外：内建的元组类型对其每个元素类型来说，都是协变的；内建的函数类型在其入参类型处是逆变的，在其返回类型处是协变的。）

不型变限制了一些语言的表达能力，但也避免了一些安全问题，例如“协变数组运行时抛异常”的问题（Java 便有这个问题）。