rust - 什么是类型状态？

Question

TypeState 在语言设计方面指的是什么？我看到在一些关于 mozilla 的新语言 Rust 的讨论中提到了它。

Answer 1

注意: Typestate 从 Rust 中删除，只剩下一个有限的版本(跟踪未初始化和从变量中移动的)。请参阅最后我的注释。

TypeState 背后的动机是类型是不可变的，但是它们的一些属性是动态的，基于每个变量。

因此，我们的想法是创建关于类型的简单谓词，并使用编译器出于许多其他原因执行的控制流分析，以使用这些谓词静态修饰类型。

这些谓词实际上并没有被编译器本身检查，这可能太繁琐了，相反编译器会简单地根据图形进行推理。

作为一个简单的示例，您创建了一个谓词 even，如果数字是偶数，它会返回 true。

现在，您创建两个函数:

• halve，仅作用于偶数数
• double，接受任何数字，并返回一个偶数。

请注意类型number 没有改变，您没有创建evennumber 类型并复制所有以前作用于number 的函数.您只需将 number 与一个名为 even 的谓词组合起来。

现在，让我们构建一些图表:

a: number -> halve(a)  #! error: `a` is not `even`

a: number, even -> halve(a)  # ok

a: number -> b = double(a) -> b: number, even

很简单，不是吗？

当然，当您有多个可能的路径时，它会变得有点复杂:

a: number -> a = double(a) -> a: number, even -> halve(a) #! error: `a` is not `even`
          \___________________________________/

这表明您是根据谓词集进行推理的:

• 当连接两条路径时，新的谓词集是这两条路径给出的谓词集的交集

这可以通过函数的通用规则进行扩充:

• 要调用一个函数，必须满足它所要求的谓词集
• 调用一个函数后，只有它建立的谓词集得到满足(注意:按值取的参数不受影响)

因此 Rust 中 TypeState 的构建 block :

• check:检查谓词是否成立，如果不失败，否则将谓词添加到谓词集

请注意，由于 Rust 要求谓词是纯函数，如果它可以证明此时谓词已经成立，它可以消除冗余的 check 调用。

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Typestate 缺乏的很简单:可组合性。

如果你仔细阅读描述，你会注意到这一点:

• after a function is called, only the set of predicates it established is satisfied (note: arguments taken by value are not affected)

这意味着类型的谓词本身是无用的，实用程序来自注释函数。因此，在现有代码库中引入新谓词很无聊，因为需要审查和调整现有功能以迎合解释它们是否需要/保留不变量。

当新谓词出现时，这可能会导致函数以指数速度重复:不幸的是，谓词不可组合。他们原本要解决的设计问题(类型的激增，因此函数)似乎没有得到解决。