为什么没有 else 块会转换为函数的 Unit 类型返回？

Question

我注意到else if(r1 == 0 || divisors.tail.isEmpty || !divisors.tail.contains(r1)){newAcc} 行中存在类型不匹配。因为我的if ... else if ... 没有else 子句

def euclidianDivision(dividend:Int,divisor:Int):(Int,Int)={
  val quotient = dividend/divisor
  val remainder = dividend%divisor

  (quotient,remainder)
}
def firstExpansion(dividend:Int,divisors:List[Int]):List[(Int,Int)]={
  def firstExpansionIter(dividend:Int,divisors:List[Int], acc:List[(Int,Int)]):List[(Int,Int)]= {
    val div1:Int = divisors.head
    val (q1,r1):(Int,Int) = euclidianDivision(dividend,div1)
    val newAcc:List[(Int,Int)] = acc:::List((div1,q1))
    if (divisors.tail.contains(r1)){
      firstExpansionIter(r1,divisors.tail,newAcc)
    }else if(r1 == 0 || divisors.tail.isEmpty || !divisors.tail.contains(r1)){newAcc}
  }
  firstExpansionIter(dividend,divisors,List((0,0))).tail
}

这是错误代码：

错误：(32, 15) 类型不匹配；找到：所需单位：List[(Int, 诠释）] }else if(r1 == 0 || divisors.tail.isEmpty || !divisors.tail.contains(r1)){newAcc}

我可以通过添加else 子句来纠正这个问题，但是如果默认情况下没有处理结果，该函数会尝试返回Unit 怎么办？

注意：更正的代码：

def firstExpansion(dividend:Int,divisors:List[Int]):List[(Int,Int)]={
  def firstExpansionIter(dividend:Int,divisors:List[Int], acc:List[(Int,Int)]):List[(Int,Int)]= {
    val div1:Int = divisors.head
    val (q1,r1):(Int,Int) = euclidianDivision(dividend,div1)
    val newAcc:List[(Int,Int)] = acc:::List((div1,q1))
    if (divisors.tail.contains(r1)){
      firstExpansionIter(r1,divisors.tail,newAcc)
    }else if(r1 == 0 || divisors.tail.isEmpty || !divisors.tail.contains(r1)){newAcc}
    else throw new RuntimeException("Something unexpected happened.")
  }
  firstExpansionIter(dividend,divisors,List((0,0))).tail
}

Answer 1

我可以通过添加else 子句来纠正这个问题，但是如果默认情况下没有处理任何结果，函数会尝试返回Unit 怎么办？

在 Scala 中，与更多“命令式”语言不同，（几乎）一切都是表达式（语句很少），每个表达式的计算结果都是一个值（这也意味着每个方法都返回一个值）。

这意味着，例如，条件表达式 if (condition) consequence else differentConsequence 是一个计算值的表达式。

例如，在这段代码中：

val foo = if (someRandomCondition) 42 else "Hello"

表达式的then 部分将计算为42，表达式的else 部分将计算为"Hello"，这意味着if 表达式作为一个整体将计算为42或"Hello"。

那么，foo 的类型是什么？好吧，在then 的情况下，值的类型是Int，而在else 的情况下，值的类型是String。但是，这取决于someRandomCondition 的运行时值，这在编译时是未知的。因此，作为 whole if 表达式类型的唯一选择是 Int 和 String 的最低共同祖先（技术上是 weak least upper bound），即 @987654343 @。

在具有联合类型的语言中，我们可以给它一个更精确的类型，即联合类型Int | String。 （Scala 3 has union types，所以我们可以给表达式这个精确的类型，尽管 Scala 3 不会推断联合类型。）在 Scala 3 中，我们甚至可以用更精确的类型 42 | "Hello" 来注释它，这实际上是TypeScript 将推断出等价的条件表达式：

const foo = someRandomCondition ? 42 : "Hello"

现在，让我们继续讨论问题中的代码：

val bar = if (someRandomCondition) 42

bar 的类型是什么？我们上面说过它是then 和else 分支类型的最低共同祖先，但是……else 分支的类型是什么？ else 分支的评估结果是什么？

请记住，我们说过每个表达式都会计算出一个值，因此else 分支必须计算出某个值。它不能仅仅评估为“无”。

这可以通过 unit 类型 的所谓 unit value 来解决。单位值和类型被称为“单位”值和类型，因为类型的设计方式使得它只能被单个值占据。单元类型没有成员，没有属性，没有字段，没有语义，什么都没有。因此，不可能区分单元类型的两个值，或者换一种说法：单元类型只能有一个值，因为单元类型的其他值必须完全相同。

在许多编程语言中，单位值和类型使用与元组值和类型相同的表示法，并简单地用空元组() 标识。一个空元组和一个单元值是一回事：它们没有内容，没有意义。例如，在 Haskell 中，类型和值都写为 ()。

Scala也有单位值，也写成()。然而，单位类型是scala.Unit。

所以，单位值是一个无用的值，用来表示一个无意义的返回值。

在某些命令式语言中，一个相关但不同的概念是 void 类型（或者在某些语言中，它更像是一种“伪类型”）。

请注意，“不返回”与“不返回”不同，这将在本答案的第二部分变得很重要。

所以难题的前半部分是：Scala 语言规范说

if (condition) expression

等价于

if (condition) expression else ()

这意味着在（隐式）else 情况下，返回类型为Unit，与List[(Int, Int)] 不兼容，因此会出现类型错误。

但是为什么抛出异常可以解决这个问题呢？

这将我们带到 second 特殊类型：Nothing。 Nothing 是所谓的底部类型，也就是说它是每个类型的子类型。 Nothing 不有任何价值。那么，Nothing 的返回类型意味着什么呢？

它表示不返回的表达式。我重复上面所说的：这与什么都不返回不同。

只有副作用的方法不返回任何内容，但确实返回。它的返回类型是Unit，它的返回值是()。它没有有意义的返回值。
具有无限循环或抛出异常的方法根本不返回。它的返回类型是Nothing，它没有返回值。

这就是为什么在else 子句中抛出异常可以解决问题：这意味着else 子句的类型是Nothing，因为Nothing 是每个类型的子类型，then 子句的类型是什么 甚至都没有关系，then 子句和 Nothing 的类型的最低公共超类型将 总是 是then 子句的类型。 （想一想：父亲和他的任何孩子、孙子、曾孙等的最低共同祖先将永远是父亲本人。T 和T 的任何子类型的最低共同祖先将永远是T。由于Nothing是所有类型的子类型，T和Nothing的最低共同祖先将始终是T，因为Nothing始终是T的子类型，无论如何T 是。）