Scalaのタイプクラス

Question

Haskellのバックグラウンドを持っている私は現在、Scalaに精通しようとしています。

HaskellからScalaに小さな拡張可能な表現言語を翻訳しようとするいくつかの問題に遭遇しました。新しいデータバリアントと操作の両方で拡張可能なデータ型を作成する根本的な問題は、一般的にとして知られています 発現の問題.

Haskellでの私の元のソリューションは、タイプクラスと制約のあるインスタンス宣言を使用します。私の表現のベースは次のように定義されています。

module Expr where

class Expr e where
 eval :: e -> Integer

data Lit = Lit Integer
instance Expr Lit where
  eval (Lit l) = l

data Plus a b = (Expr a, Expr b) => Plus a b
instance (Expr a, Expr b) => Expr (Plus a b) where
  eval (Plus x y) = (eval x) + (eval y)

次に、乗算を追加するデータ拡張が1つあります。

module ExprWithMul where
import Expr

data Mul a b = (Expr a, Expr b) =>  Mul a b
instance (Expr a, Expr b) => Expr (Mul a b) where
  eval (Mul x y) = (eval x) * (eval y)

プリティプリンターを運用上の拡張機能として取得しましょう。

module FormatExpr where
import Expr

class (Expr t) => FormatExpr t where
  format :: t -> String

instance FormatExpr Lit where
  format (Lit l) = show l

instance (FormatExpr a, FormatExpr b) => FormatExpr (Plus a b) where
  format (Plus x y) = "(" ++ (format x) ++ "+" ++ (format y) ++ ")"

そして最後に、4番目のモジュールでは、2つの独立した拡張機能を組み合わせることができます。

module FormatExprWithMult where
import FormatExpr
import ExprWithMul

instance (FormatExpr a, FormatExpr b) => FormatExpr (Mul a b) where
  format (Mul x y) = "(" ++ (format x) ++ "*" ++ (format y) ++ ")"

私の問題については、通常、Haskellのタイプクラスは、Scalaにインクリッツを含むコンセプトパターンに翻訳されます。これが私がどこまで得たかです：

abstract class Expr[A] { // this corresponds to a type class
  def eval(e:A): Int;
}

case class Lit(v: Int)
implicit object ExprLit extends Expr[Lit] {
 def eval(e: Lit) = x.v;
}
case class Plus[A,B] (e1: A, e2: B) (implicit c1: Expr[A], c2: Expr[B])

ここでは、Plusの暗黙的なオブジェクトを実装することに固執しています。型パラメーターと制約を備えた暗黙のオブジェクトを宣言するにはどうすればよいですか？

Scalaの発現問題には他にも解決策があることを知っていますが、特にこのバージョンに興味があります。

やや長い質問を読んでくれてありがとう。

Answer 1

最初の試み（欠陥）：

case class Plus[A,B] (e1: A, e2: B) (implicit c1: Expr[A], c2: Expr[B]) {
    implicit object ExprPlus extends Expr[Plus[A, B]] { 
        def eval(p:Plus[A, B]) = c1.eval(p.e1) + c2.eval(p.e2)
    }
}

編集1：

上記は十分に強力ではありません（2つ追加できません Plus 表現）、そして暗黙の証人はの内部で定義する必要はありません Plus ケースクラス...代わりにこれを試してください：

case class Plus[A,B] (e1: A, e2: B) (implicit val c1: Expr[A], c2: Expr[B])
implicit def ExprPlus[A, B](implicit c1: Expr[A], c2: Expr[B]) = 
    new Expr[Plus[A, B]] { 
        def eval(p:Plus[A, B]) = c1.eval(p.e1) + c2.eval(p.e2)
    }

編集2：

これが（おそらく）わずかに慣用的なバージョンです。

case class Plus[A: Expr, B: Expr] (e1: A, e2: B)
implicit def ExprPlus[A: Expr, B: Expr] = new Expr[Plus[A, B]] {
    def eval(p:Plus[A, B]) = implicitly[Expr[A]].eval(p.e1) + 
                             implicitly[Expr[B]].eval(p.e2)
}

Answer 2

タイプクラスを使用したSCALAの表現問題の完全な実装は次のとおりです

  trait Exp
  case class Lit(value: Int) extends Exp
  case class Add[A <: Exp, B <: Exp](left: A, right: B) extends Exp

評価型クラスと暗黙の実装

  //type class
  trait Eval[E] {
    def eval(e: E): Int
  }

  implicit def litEval = new Eval[Lit] {
    def eval(l: Lit) = l.value
  }

  implicit def addEval[A <: Exp, B <: Exp](implicit e1: Eval[A], e2: Eval[B]) = new Eval[Add[A, B]] {
    def eval(a: Add[A, B]) = e1.eval(a.left) + e2.eval(a.right)
  }

MULTと呼ばれる新しいタイプを追加することにより、ソリューションを拡張しましょう

case class Mult[A <: Exp, B <: Exp](left: A, right: B) extends Exp

implicit def mulEval[A <: Exp, B <: Exp](implicit e1: Eval[A], e2: Eval[B]) = new Eval[Mult[A, B]] {
    def eval(m : Mult[A, B]) = e1.eval(m.left) * e2.eval(m.right)
}

これで、このように式を評価できます

def expressionEvaluator[A <: Exp](exp: A)(implicit e : Eval[A]) = {
    e.eval(exp)
}

def main(args: Array[String]): Unit = {
   // (3 + 4) * 7
   val exp1 = Mult(Add(Lit(3), Lit(4)), Lit(7))
   println("" + expressionEvaluator(exp1))
}

新しい操作印刷を追加してシステムを拡張しましょう

  //type class
  trait Print[P] {
    def print(p: P): Unit
  }

  implicit def litPrint = new Print[Lit] {
    def print(l: Lit) = Console.print(l.value)
  }

  implicit def addPrint[A <: Exp, B <: Exp](implicit p1: Print[A], p2 : Print[B]) = new Print[Add[A, B]] {
    def print(a : Add[A, B]) = { p1.print(a.left); Console.print(" + "); p2.print(a.right); }
  }

  implicit def mulPrint[A <: Exp, B <: Exp](implicit p1: Print[A], p2: Print[B]) = new Print[Mult[A, B]] {
    def print(m : Mult[A, B]) = { p1.print(m.left); Console.print(" * "); p2.print(m.right) }
  }

式を印刷する新しい方法を定義します

def printExpressions[A <: Exp](exp : A)(implicit p : Print[A]) = {
    p.print(exp)
}

主な方法を更新して、式を印刷します

def main(args: Array[String]): Unit = {
    val exp1 = Mult(Add(Lit(3), Lit(4)), Lit(7))

    print("Expression : ")
    printExpressions(exp1)
    print(", Evaluated to : " + expressionEvaluator(exp1))
}

ソリューション全体は、オブジェクト内にコードをラッピングすることで実行できます。