Traversable的继承和类型参数

Question

我正在研究 Scala 2.8 集合类的源代码。我对scala.collection.Traversable 的层次结构有疑问。查看以下声明：

package scala.collection
    trait Traversable[+A]
        extends TraversableLike[A, Traversable[A]] 
        with GenericTraversableTemplate[A, Traversable]

    trait TraversableLike[+A, +Repr]
        extends HasNewBuilder[A, Repr]
        with TraversableOnce[A]

package scala.collection.generic
    trait HasNewBuilder[+A, +Repr]

    trait GenericTraversableTemplate[+A, +CC[X] <: Traversable[X]]
        extends HasNewBuilder[A, CC[A] @uncheckedVariance]

问题：为什么Traversable 使用类型参数[A, Traversable] 扩展GenericTraversableTemplate - 为什么不是[A, Traversable[A]]？我尝试了一些具有相同结构的小程序并尝试将其更改为Traversable[A]时得到了一个奇怪的错误消息：

error: Traversable[A] takes no type parameters, expected: one

我猜GenericTraversableTemplate中@uncheckedVariance注解的使用也和这个有关吧？ （这似乎是一种潜在的不安全黑客来强制工作......）。

edit - 在this question 中找到一些关于注释的有用答案（这是因为GenericTraversableTemplate 用于具有不同方差的可变和不可变集合）。

问题：当您查看层次结构时，您会看到Traversable 两次继承HasNewBuilder（一次通过TraversableLike，一次通过GenericTraversableTemplate），但类型参数略有不同。这究竟是如何工作的？为什么不同的类型参数不会导致错误？

Answer 1

原因是GenericTraversableTemplate trait 中的CC 参数。与具有类型*（发音为“type”）的普通类型参数不同，此参数的类型为* => *（发音为“type to type”）。为了理解这意味着什么，您首先需要对种类有一点背景知识。

考虑以下 sn-p：

val a: Int = 42

这里我们看到42，这是一个值。值具有内在类型。在这种情况下，我们的值是42，类型是Int。类型类似于包含许多值的类别。它说明了变量a 的可能值。例如，我们知道a 不能包含值"foobar"，因为该值的类型为String。因此，值有点像第一级抽象，而类型比值高一级。

那么问题来了：是什么阻止我们更进一步？如果值可以有类型，为什么类型不能在它们上面有“东西”？那个“东西”被称为种类。种类之于类型什么类型之于值，通用类别限制了可以描述的类型的种类。

让我们看一些具体的例子：

type String
type Int
type List[Int]

这些是类型，它们都有类型*。这是最常见的类型（这就是我们称之为“类型”的原因）。在实践中，大多数类型都有这种类型。但是，有些则没有：

type List     // note: compile error

这里我们有类型构造函数List，但是这次我们“忘记”了指定它的类型参数。事实证明，这实际上是一种类型，但却是另一种类型。具体来说，* => *。正如符号所暗示的那样，这种类型描述了一种类型，它将另一种类型* 作为参数，从而产生一种新类型*。我们可以在第一个示例中看到这一点，我们将 Int 类型（类型为 *）传递给 List 类型构造函数（类型为 * => *），生成类型 List[Int]（类型为亲切的*)。

回到GenericTraversableTemplate，我们再看一下声明：

trait GenericTraversableTemplate[+A, +CC[X] <: Traversable[X]]

注意CC 类型参数如何获取它自己的参数，但该参数不是由声明中的任何其他类型参数定义的？这是 Scala 相当笨拙的说法，即 CC 必须是 * => * 类型（就像在我们前面的示例中 a 必须是 Int 类型一样）。 “普通”类型参数（例如A）总是类型为*。通过强制CC 与* => * 相同，我们实际上是在告诉编译器，唯一可以替换此参数的有效类型必须是它们自己的那种* => *。因此：

type GenericTraversableTemplate[String, List]        // valid!
type GenericTraversableTemplate[String, List[Int]]   // invalid!

请记住，List 是一种类型 * => *（正是我们所需要的 CC），但 List[Int] 是一种类型 *，因此编译器会拒绝它。

为了记录，GenericTraversableTemplate 本身也有一种，具体来说：(* x (* => *)) => *。这意味着GenericTraversableTemplate 是一个接受两种类型作为参数的类型——一种是*，另一种是* => *——并因此产生一种类型*。在我们上面的示例中，GenericTraversableTemplate[String, List] 就是这样一种结果类型，并且根据我们的计算，它是一种 *（它不带参数）。