实现 TreeMap：为什么我不能打印自己定义的案例类？

Question

我是 Scala 新手。

我正在尝试使用二叉搜索树来实现TreeMap。

我发现我可以打印一个非空的TreeMap，但如果出现以下情况，代码将无法编译 我尝试打印Empty()（这是我定义的案例类）

错误信息是：

[error] test.scala:33:16: 类型不匹配；

[error] found : Nothing <:>

[错误] 必需：K => 有序[K]

[错误] println(Empty())

[错误] ^

[error] 发现一个错误

[error] (test:compileIncremental) 编译失败

我的源代码：

val tm:TreeMap[Int, String] = Node(Empty(), Empty(), 4, "ddd")
println(tm) // prints "4->ddd"
//println(Empty()) //This won't compile


abstract class TreeMap[K <% Ordered[K], +V] extends AbstractMap[K, V] {

//Implementation omitted.
    override def +[V1 >: V](key: (K, V1)): TreeMap[K, V1] = ......

    override def -(key: K): TreeMap[K, V] = ......

    override def get(key: K): Option[V] = ......

    override def iterator: Iterator[(K, V)] = ......
}

case class Empty[K <% Ordered[K]]() extends TreeMap[K, Nothing]
case class Node[K <% Ordered[K], +V](left: TreeMap[K, V], 
     right: TreeMap[K, V], key: K, value: V) extends TreeMap[K, V]

Answer 1

有趣。

很明显，Empty() 调用的类型解析存在问题。您可能知道，[A <% Ordered[A]] 等价于[A](implicit ev: A => Ordered[A])（顺便说一下，不推荐使用视图绑定）。所以我重写了你的方法有点不同（部分实现了缺失的方法）：

import scala.collection.AbstractMap

abstract class TreeMap[K, +V](implicit ev: K => Ordered[K])
  extends AbstractMap[K, V] {
  //Implementation omitted.
  override def +[V1 >: V](key: (K, V1)): TreeMap[K, V1] = this
  override def -(key: K): TreeMap[K, V] = this
  override def get(key: K): Option[V]
  override def iterator: Iterator[(K, V)]
}


case class Node[K, +V](left: TreeMap[K, V],
                       right: TreeMap[K, V],
                       key: K,
                       value: V)(implicit ev: K => Ordered[K]) 
  extends TreeMap[K, V] {
  override def get(key: K): Option[V] =
    if (key == this.key) Some(value)
    else None

  override def iterator: Iterator[(K, V)] =
    Iterator((key, value))
}

case class Empty[K](implicit ev: K => Ordered[K])
  extends TreeMap[K, Nothing] {
  override def get(key: K): Option[Nothing] = None
  override def iterator: Iterator[(K, Nothing)] = Iterator.empty
}

val tm: TreeMap[Int, String] =
  Node(Empty(), Empty(), 4, "ddd")
val tm2: TreeMap[Int, String] = Empty()

println(tm) // prints Map("4->ddd")
println(tm2) // prints Map()
println(Empty[Nothing]()) //prints Map()
//println(Empty()) //This won't compile

如您所见，即使调用Empty[Nothing]() 也有效。我希望Empty() 应该以类似的方式工作，但不是。为了理解原因，我使用了scalac options -Xprint:typer -Ydebug -Xprint-types -Ytyper-debug 来查看代码的差异：

object SomeClass extends App {
  case class Something3[T](implicit ev: T => Ordered[T])

  Something3()
}

和

object SomeClass extends App {
  case class Something3[T](implicit ev: T => Ordered[T])

  Something3[Nothing]()
}

解析类型时看起来像编译器首先尝试解析隐式参数（这是T => Ordered[T]而不是Nothing => Ordered[Nothing]并得到Nothing => Nothing），然后输入T，然后你会看到错误（这是我的了解我所看到的比较输出，而无需深入了解编译器术语）。

我检查了scala.collections.immutable.TreeMap 的实现，他们在后台使用委托实现了它。

正如我所见，如果您想将AbstractMap 用作父级，则无法避免将Key 类型用于Empty。并且更改 K 的差异也是不可能的。我想一旦它是编译时错误，你可以保持原样（如果它是你的实现中唯一的问题），并在评论中注明独立的Empty 应该为Key 显式输入类（有意义的类或Nothing）。

Answer 2

问题是你添加了一个类型参数和一个绑定到Empty的视图，但是你没有在该行提供兼容的类型（也无法推断）

println(Empty())

可以在上一行推断出兼容的类型：

 Node(Empty(), Empty(), 4, "ddd")

我认为正确的解决方法是将Empty() 的密钥类型固定为Nothing，并使TreeMap 在密钥类型中协变，即

abstract class TreeMap[+K <% Ordered[K], +V] ...

case class Empty() extends TreeMap[Nothing, Nothing]

您也可以将 Empty 设为 case 对象，而不是类，因为它是常量：

case object Empty extends TreeMap[Nothing, Nothing]