我可以“打扮我的图书馆”吗？与具有良好变体类型的 TraversableLike.map 类似物？

Question

假设我想将 map 之类的功能添加到 Scala List 中，类似于 list mapmap f 的功能，它应用了函数 f 到 list 的每个元素两次。 （一个更严重的例子可能是实现并行或分布式地图，但我不想被那个方向的细节分散注意力。）

我的第一个方法是

object MapMap {
    implicit def createFancyList[A](list: List[A]) = new Object {
        def mapmap(f: A => A): List[A] = { list map { a: A => f(f(a)) } }
    }
}

现在效果很好，

scala> import MapMap._
import MapMap._

scala> List(1,2,3) mapmap { _ + 1 }
res1: List[Int] = List(3, 4, 5)

当然它仅适用于 List< /code>s，我们没有理由不希望它适用于任何带有 map 函数的 Traverseable，例如 Sets或Stream。所以第二次尝试看起来像

object MapMap2 {
    implicit def createFancyTraversable[A](t: Traversable[A]) = new Object {
        def mapmap(f: A => A): Traversable[A] = { t map { a: A => f(f(a)) } }
    }
}

但是现在，当然，结果不能分配给 List[A]：

scala> import MapMap2._
import MapMap2._

scala> val r: List[Int] = List(1,2,3) mapmap { _ + 1 }
<console>:9: error: type mismatch;
 found   : Traversable[Int]
 required: List[Int]

有一些中间立场吗？我可以编写一个隐式转换，将一个方法添加到 Traversable 的所有子类中，并成功返回该类型的对象吗？

（我猜这涉及到理解可怕的 CanBuildFrom 特征，甚至可能是 breakout！）

Answer 1

您不能对所有 Traversable 执行此操作，因为它们不保证地图返回比 Traversable 更具体的内容。 请参阅下面的更新 2。

import collection.generic.CanBuildFrom
import collection.TraversableLike

class TraversableW[CC[X] <: TraversableLike[X, CC[X]], A](value: CC[A]) {
  def mapmap(f: A => A)(implicit cbf: CanBuildFrom[CC[A], A, CC[A]]): CC[A] 
      = value.map(f andThen f)
  def mapToString(implicit cbf: CanBuildFrom[CC[A], String, CC[String]]): CC[String]
      = value.map(_.toString)
}

object TraversableW {
  implicit def TraversableWTo[CC[X] <: TraversableLike[X, CC[X]], A](t: CC[A]): TraversableW[CC, A] 
      = new TraversableW[CC, A](t)
}

locally {
  import TraversableW._

  List(1).mapmap(1+)
  List(1).mapToString
  // The static type of Seq is preserved, *and* the dynamic type of List is also
  // preserved.
  assert((List(1): Seq[Int]).mapmap(1+) == List(3))
}

更新
我添加了另一种 pimped 方法 mapToString，以演示为什么 TraversableW 接受两个类型参数，而不是像 Alexey 的解决方案中那样接受一个参数。参数CC是一个高级类型，它代表原始集合的容器类型。第二个参数A表示原始集合的元素类型。因此，mapToString 方法能够返回具有不同元素类型的原始容器类型：CC[String。

更新2
感谢@oxbow_lakes 的评论，我重新考虑了这一点。确实可以直接pimp CC[X] <: Traversable[X]，TraversableLike 并不是严格需要的。内嵌评论：

import collection.generic.CanBuildFrom
import collection.TraversableLike

class TraversableW[CC[X] <: Traversable[X], A](value: CC[A]) {
  /**
   * A CanBuildFromInstance based purely the target element type `Elem`
   * and the target container type `CC`. This can be converted to a
   * `CanBuildFrom[Source, Elem, CC[Elem]` for any type `Source` by
   * `collection.breakOut`.
   */
  type CanBuildTo[Elem, CC[X]] = CanBuildFrom[Nothing, Elem, CC[Elem]]

  /**
   * `value` is _only_ known to be a `Traversable[A]`. This in turn
   * turn extends `TraversableLike[A, Traversable[A]]`. The signature
   * of `TraversableLike#map` requires an implicit `CanBuildFrom[Traversable[A], B, That]`,
   * specifically in the call below `CanBuildFrom[Traversable[A], A CC[A]`.
   *
   * Essentially, the specific type of the source collection is not known in the signature
   * of `map`.
   *
   * This cannot be directly found instead we look up a `CanBuildTo[A, CC[A]]` and
   * convert it with `collection.breakOut`
   *
   * In the first example that referenced `TraversableLike[A, CC[A]]`, `map` required a
   * `CanBuildFrom[CC[A], A, CC[A]]` which could be found.
   */
  def mapmap(f: A => A)(implicit cbf: CanBuildTo[A, CC]): CC[A]
      = value.map[A, CC[A]](f andThen f)(collection.breakOut)
  def mapToString(implicit cbf: CanBuildTo[String, CC]): CC[String]
      = value.map[String, CC[String]](_.toString)(collection.breakOut)
}

object TraversableW {
  implicit def TraversableWTo[CC[X] <: Traversable[X], A](t: CC[A]): TraversableW[CC, A]
      = new TraversableW[CC, A](t)
}

locally {
  import TraversableW._

  assert((List(1)).mapmap(1+) == List(3))

  // The static type of `Seq` has been preserved, but the dynamic type of `List` was lost.
  // This is a penalty for using `collection.breakOut`. 
  assert((List(1): Seq[Int]).mapmap(1+) == Seq(3))   
}

有什么区别？我们必须使用collection.breakOut，因为我们无法从单纯的Traversable[A] 恢复特定的集合子类型。

def map[B, That](f: A => B)(implicit bf: CanBuildFrom[Repr, B, That]): That = {
  val b = bf(repr)
  b.sizeHint(this) 
  for (x <- this) b += f(x)
  b.result
}

Builder b 使用原始集合进行初始化，这是通过 map 保留动态类型的机制。然而，我们的 CanBuildFrom 通过类型参数 Nothing 否认了 From 的所有知识。对于 Nothing 所能做的就是忽略它，这正是 breakOut 所做的：

def breakOut[From, T, To](implicit b : CanBuildFrom[Nothing, T, To]) =
  new CanBuildFrom[From, T, To] {
    def apply(from: From) = b.apply();
    def apply() = b.apply()
  }

我们不能调用 b.apply(from)，就像您可以调用 def foo(a: Nothing) = 0 一样。

Answer 2

作为一般规则，当您想要返回相同类型的对象时，您需要 TraversableLike （IterableLike、SeqLike 等）而不是可遍历。这是我能想到的最通用的版本（单独的 FancyTraversable 类是为了避免推断结构类型和反射命中）：

class FancyTraversable[A, S <: TraversableLike[A, S]](t: S) {
  def mapmap(f: A => A)(implicit bf: CanBuildFrom[S,A,S]): S = { t map { a: A => f(f(a)) } }
}

implicit def createFancyTraversable[A, S <: TraversableLike[A, S]](t: S): FancyTraversable[A, S] = new FancyTraversable(t)