Shapeless：在 KList 上映射自然变换答案

【问题标题】：Shapeless: Mapping an natural transformation over a KListShapeless：在 KList 上映射自然变换
【发布时间】：2021-02-13 18:27:11
【问题描述】：

有没有办法将自然变换（例如 Option ~> Either[String, *]）映射到 KList（例如 HList 和 UnaryTCConstraint）上？这对 KList 来说似乎是很自然的事情。

具体来说，我正在尝试执行以下操作：

object myNaturalTransformation extends (Option ~> Either[String, *]) {
  def apply[T](a: Option[T]): Either[String, T] = a.toRight("oh noe!")
}

def doStuff[KList <: HList: *->*[Option]#λ](klist: KList) = {
  klist.map(myNaturalTransformation)
}

我知道缺少的部分是执行.map 所需的Mapper，而Shapeless 无法从myNaturalTransformations 案例和UnaryTCConstraint 中生成一个。是否有可能通过其他方式获得？或者是否有另一种方法来映射我忽略的 KList（除了将 Mapper 传递给 doStuff 函数）？

我能够编写我自己的UnaryTCConstraint 版本，其中包含一个

def mapper[G[_], HF <: ~>[TC, G]](hf: HF): Mapper[hf.type, L]

为给定的自然变换显式生成映射器。但是我很好奇是否可以通过 Shapeless 的 UnaryTCConstraint 实现来做到这一点。

【问题讨论】：

标签： scala typeclass implicit shapeless context-bound

【解决方案1】：

UnaryTCConstraint (*->*) 不用于映射，它是一个约束（常见于HLists、Coproducts、案例类和密封特征）。对于映射，有 NatTRel、Mapped、Comapped、Mapper 等类型类（HLists 和 Coproducts 分开）。

尝试约束和类型类

def doStuff[KList <: HList: *->*[Option]#λ, L <: HList](klist: KList)(implicit 
  natTRel: NatTRel[KList, Option, L, Either[String, *]]
): L = natTRel.map(myNaturalTransformation, klist)

或者直接输入类

def doStuff[KList <: HList, L <: HList](klist: KList)(implicit 
  natTRel: NatTRel[KList, Option, L, Either[String, *]]
): L = natTRel.map(myNaturalTransformation, klist)

或通过PartiallyApplied模式隐藏类型参数L

def doStuff[KList <: HList] = new PartiallyAppliedDoStuff[KList]

class PartiallyAppliedDoStuff[KList <: HList] {
  def apply[L <: HList](klist: KList)(implicit 
    natTRel: NatTRel[KList, Option, L, Either[String, *]]
  ): L = natTRel.map(myNaturalTransformation, klist)
}

或通过存在隐藏类型参数L（但返回类型不精确）

def doStuff[KList <: HList](klist: KList)(implicit 
  natTRel: NatTRel[KList, Option, _, Either[String, *]]
) = natTRel.map(myNaturalTransformation, klist)

或使用扩展方法

implicit class NatTRelOps[KList <: HList](val klist: KList) extends AnyVal {
  def map[F[_], G[_], L <: HList](f: F ~> G)(implicit 
    natTRel: NatTRel[KList, F, L, G]
  ): L = natTRel.map(f, klist)
} 

def doStuff[KList <: HList, L <: HList](klist: KList)(implicit 
  natTRel: NatTRel[KList, Option, L, Either[String, *]]
): L = klist.map(myNaturalTransformation)

测试：

doStuff(Option(1) :: Option("a") :: HNil)           // compiles
//doStuff(Option(1) :: Option("a") :: true :: HNil) // doesn't compile

【讨论】：

是否有任何资源可以了解无形约束？如果 UnaryTCConstraint 不是用于映射，那么它的目的是什么？此外，我只能在 Shapeless 2.3.3 中找到 HLists 的约束，而不是你提到的 Coproducts、案例类和密封特征。
@mrArkwright 好吧，Shapeless 文档并不完美。有book、wiki、examples 和tests。例如测试constraints。
@mrArkwright 如果您查看UnaryTCConstraint sources，很明显它是一个类型类，对于类型A，要么存在实例UnaryTCConstraint[A]，要么没有实例。 *->* 用于上下文绑定。类型类中没有类型成员或方法。所以没有办法将A 类型转换为B 或将值a: A 转换为b: B。并为HNil、CNil、H :: T、H :+: T 和Generic 定义了实例。
@mrArkwright 它的目的是约束，而不是映射。 IE。验证方法或类型类的类型参数L 的形式为TC[A] :: TC[B] :: ... :: HNil 或TC[A] :+: TC[B] :+: ... :+: CNil 或SomeCaseClass(tca: TC[A], tcb: TC[B], ...)。
直到 2.3.3 UnaryTCConstraint 似乎仅限于 HList。从 2.4.0-M1 开始，它也适用于 Coproduct 和 Generic。这解释了我对此的困惑。