Kotlin 看似递归的编译模板类型

Question

在工作中进行代码审查并遇到了我以前从未见过的模板类型的使用。乍一看，代码似乎不应该编译，因为定义似乎是递归的。我将其归结为最简单的可验证示例：

interface Bar<T>
interface Foo<T: Bar<T>> // Surely this is recursive?

我对模板类型如何工作的理解是：

interface Foo<T>-一个Foo的T，没有任何限制

interface Foo<T : Bar>- a Fooof T，其中T被限制为 aBar

假设我上面说的是真的，那么这对我来说没有意义：

interface Bar<T>- a Barof T, 没有约束T

interface Foo<T: Bar<T>>- a Fooof T，其中T被限制为 aBar<T>

哦哦，如何T定义Bar<T>？。

我们知道T是 a Bar<T>，所以如果我们替换Tin Bar<T>，那么它就是 a Bar<Bar<T>>。

我们还没有解决T的Bar......为了便于讨论，让我们来代替T一次。现在我们已经T成为一个Bar<Bar<Bar<T>>>. 这肯定是无穷大吗？

Answer 1

CRTP（递归有界量化）是一种众所周知的设计习惯用法，它经常用于（除其他外）提供具有某种“自我”类型的通用代码。

这是递归泛型的一个实际示例。

假设您有一个对一组可比较值进行操作的函数。

fun <T> findMax(collection: Collection<T>): T?

理想情况下，我们希望将此函数限制为仅对Comparable值集合进行操作：

fun <T> findMax(collection: Collection<Comparable<T>>): Comparable<T>?

就这样。对？

虽然这会起作用，但您需要对返回值进行强制转换才能执行任何有用的操作，因为它返回的是 aComparable<T>而不是 a T。

现在假设我们尝试：

fun <T : Comparable<T>> findMax(collection: Collection<T>): T?

好多了。这确保：

这同样适用于类和继承。

interface SelfReturner<T : SelfReturner<T>> {
    fun getSelf(): T
}

class A : SelfReturner<A> {
    override fun getSelf(): A // <--
}

由于返回类型协方差，这可以正常工作，因为A是SelfReturner<A>.

这通常用于允许一个类“知道”它自己的类型，但重要的是要记住它不是万无一失的：

class Impostor : SelfReturner<A> {
    override fun getSelf(): A // <-- oops!
}

虽然你对这些泛型的明显递归性是正确的，因为人们确实可以写

fun <T : Comparable<Comparable<Comparable<...>>>> findMax(collection: Collection<T>): T?

这不会永远持续下去，因为在单级递归之后通常会满足条件（例如，我们使用String。它是a Comparable<String>，这就是编译器需要检查的全部内容。）

请注意，与 C++ 等不同，Kotlin 不使用模板。泛型类型信息仅供编译器使用，以确保代码正确性，不会在编译后的代码中保留*（请参阅类型擦除）。

模板实例化将导致创建一个新的完全独立的类型，而泛型类型在运行时都被擦除为同一个（非泛型）类。

_{* 这并不完全正确；一些通用类型信息可用于反射，这就是类型标记起作用的原因，但它仅在有限的情况下可用。}

有趣的事实：维基百科声称这是偶然发现的，

作者 Jan Falkin，他不小心从派生类派生了一个基类

因此，即使对于提出这个概念的人来说，它似乎也同样令人困惑。

_{是的，没有引用，但我们不要破坏魔法。:)}