Scala 3 中的最小通用案例类“复制”函数

Question

在 Scala（2 和 3）中，case 类的 copy 方法是合成的，因此不能使用简单类型子句进行泛化。在 Scala 2 中，这导致一般处理案例类通过 shapeless 完成。然而，在 Scala 3 中，支持抽象 产品类型得到了大幅改进，以及其他新的语言功能，这导致了以下问题：

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在 Scala 3 中，如何创建通用副本 功能对于所有情况类，同时最小化实现复杂性、使用复杂性和运行时资源成本？

尤其应该避免：

• 类型递归的显式实例化“见证”对象处理，例如 在此示例中；
• 任何需要为“泛型复制”函数调用显式定义泛型类型：理想情况下，所有泛型和给定都应该是可推断的；
• 使用任何外部库，除非它们满足此处定义的标准。

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尝试过的内容：

假设我们有以下两个测试用例类：

case class CC1(a: String)

case class CC2(a: String, b: Int)

天真的第一次尝试是这样的：

def genCopyV1[CC <: Product](
    cc: CC,
    copy: ccMirror.MirroredElemTypes => ccMirror.MirroredElemTypes
)(using
    ccMirror: ProductOf[CC]
): CC =
  ccMirror.fromProduct(copy(Tuple.fromProduct(cc).asInstanceOf[ccMirror.MirroredElemTypes]))

由于 Scala，此操作失败并出现两个 Notfound: ccMirror 错误3 仅支持返回值中的依赖类型。

我们也许可以尝试使用一些依赖于路径的类型来改进它：

def genCopyV2[CC <: Product](
    cc: CC,
    copy: ProductOf[CC]#MirroredElemTypes => ProductOf[CC]#MirroredElemTypes
)(using
    ccMirror: ProductOf[CC]
): CC =
  ccMirror.fromProduct(copy(Tuple.fromProduct(cc).asInstanceOf[ccMirror.MirroredElemTypes]))

这实际上可以编译，但只有在尝试实际使用之前：

println(generic.genCopyV2(CC1("a"), _ => Tuple1("b")))
//Found:    Tuple1[String]
//Required: deriving.Mirror.ProductOf[CC1]#MirroredElemTypes

println(generic.genCopyV2(CC2("a", 1), (a, b) => (a + "b", b + 1)))
// Wrong number of parameters, expected: 1

错误可能是由 ProductOf[CC]#MirroredElemTypes 未实际绑定引起的到为 ProductOf[CC] 解析的特定 Mirror 实例。

最后，如果我们绑定元组表示 type* ：

def genCopyV3[CC <: Product, TupleType <: Tuple](cc: CC, copy: TupleType => TupleType)(using
    ccMirror: ProductOf[CC],
    tupleEqEnv: TupleType =:= ccMirror.MirroredElemTypes
): CC =
  ccMirror.fromProduct(copy(Tuple.fromProduct(cc).asInstanceOf[TupleType]))

我们终于可以使用该函数了：

println(generic.genCopyV3[CC1, String *: EmptyTuple](CC1("a"), _ => Tuple1("b")))
// CC1(b)

println(generic.genCopyV3[CC2, (String, Int)](CC2("a", 1), (a, b) => (a + "b", b + 1)))
// CC2(ab,2)

println(generic.genCopyV3(CC2("a", 1), (a: String, b: Int) => (a + "b", b + 1)))
// CC2(ab,2)

当然，这不是很有用，因为调用代码需要显式指定泛型参数，或者绑定它们其他方式（例如最终使用示例的参数函数签名）。

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* 为了使用简单（不需要 Tuple1），我们还可以添加 1 元素案例类特殊情况：

def genCopyV3[CC <: Product, Single](cc: CC, copy: Single => Single)(using
    ccMirror: ProductOf[CC],
    tupleEqEnv: Single *: EmptyTuple =:= ccMirror.MirroredElemTypes,
    singleNotTupleEnv: NotGiven[Single =:= Tuple]
): CC =
  ccMirror.fromProduct(Tuple(copy(cc.productElement(0).asInstanceOf[Single])))