ocaml - 什么时候应该在 OCaml 中使用可扩展的变体类型？

Question

我在 extensible variant types 之前上过 OCaml 类(class)被介绍了，我对他们了解不多。我有几个问题:

(此问题已被删除，因为它吸引了“客观上无法回答”的近距离投票。)

使用 EVT 的低级后果是什么，例如性能、内存表示和(取消)编码？

请注意，我的问题是关于可扩展变体类型的，与建议的与此相同的问题不同(该问题是在引入 EVT 之前提出的!)。

Answer 1

可扩展变体与标准变体在以下方面有很大不同
运行时行为。

特别是，扩展构造函数是存在于内部的运行时值
定义它们的模块。例如，在

 type t = ..
 module M = struct
   type t +=A
 end
 open M

第二行定义一个新的扩展构造函数值 A并将其添加到 M 的现有扩展构造函数在运行时。
相反，经典变体在运行时并不真正存在。

通过注意到我可以使用来观察这种差异是可能的
经典变体的仅 mli 编译单元:

 (* classical.mli *)
 type t = A

 (* main.ml *)
 let x = Classical.A

然后编译 main.ml和

ocamlopt classical.mli main.ml

没有麻烦，因为 Classical 中没有任何值(value)模块。

与可扩展变体相反，这是不可能的。如果我有

 (* ext.mli *)
  type t = ..
  type t+=A

 (* main.ml *)
 let x = Ext.A

然后命令

ocamlopt ext.mli main.ml

失败了

Error: Required module `Ext' is unavailable

因为扩展构造函数的运行时值 Ext.A不见了。

您还可以查看扩展构造函数的名称和 id
使用 Obj模块来查看这些值

 let a = [%extension_constructor A]
 Obj.extension_name a;;

• : string = "M.A"

 Obj.extension_id a;;

• : int = 144

(这个 id 非常脆弱，它的值(value)没有特别意义。)
重要的一点是扩展构造函数使用它们的
内存位置。因此，具有 n 的构造函数参数被实现
作为 n+1 的 block 第一个隐藏参数是扩展名的参数
构造函数:

type t += B of int
let x = B 0;;

在这里， x包含两个字段，而不是一个:

 Obj.size (Obj.repr x);;

• : int = 2

第一个字段是扩展构造函数 B :

 Obj.field (Obj.repr x) 0 == Obj.repr [%extension_constructor B];;

• : bool = true

前面的语句也适用于 n=0 : 可扩展的变体永远不会
表示为标记整数，与经典变体相反。

由于编码不保持物理平等，这意味着可扩展
sum 类型不能在不丢失其身份的情况下编码。例如，做
往返

 let round_trip (x:'a):'a = Marshall.from_string (Marshall.to_string x []) 0

然后用

  type t += C
  let is_c = function
  | C -> true
  | _ -> false

导致失败:

   is_c (round_trip C)

• : bool = false

因为在读取编码值时往返分配了一个新 block
这与异常已经存在的问题相同，因为异常
是可扩展的变体。

这也意味着可扩展类型上的模式匹配是完全不同的
在运行时。例如，如果我定义一个简单的变体

 type s = A of int | B of int

并定义一个函数 f作为

let f = function
| A n | B n -> n

编译器足够聪明，可以优化这个函数来简单地访问
参数的第一个字段。

您可以咨询 ocamlc -dlambda上面的函数表示为
Lambda 中介表示为:

(function param/1008 (field 0 param/1008)))

然而，对于可扩展的变体，我们不仅需要一个默认模式

   type e = ..
   type e += A of n | B of n
   let g = function
   | A n | B n -> n
   | _ -> 0

但是我们还需要将参数与每个扩展构造函数进行比较
匹配导致匹配的更复杂的 lambda IR

 (function param/1009
   (catch
     (if (== (field 0 param/1009) A/1003) (exit 1 (field 1 param/1009))
       (if (== (field 0 param/1009) B/1004) (exit 1 (field 1 param/1009))
         0))
    with (1 n/1007) n/1007)))

最后，以可扩展变体的实际示例结束，
在 OCaml 4.08 中，Format 模块替换了其基于字符串的用户定义标签
具有可扩展的变体。

这意味着定义新标签如下所示:

首先，我们从新标签的实际定义开始

 type t =  Format.stag = ..
 type Format.stag += Warning | Error

然后这些新标签的翻译功能是

let mark_open_stag tag =
match tag with
| Error -> "\x1b[31m" (* aka print the content of the tag in red *)
| Warning -> "\x1b[35m" (* ... in purple *)
| _ -> ""

let mark_close_stag _tag =
  "\x1b[0m" (*reset *)

然后安装新标签

 let enable ppf =
    Format.pp_set_tags ppf true;
    Format.pp_set_mark_tags ppf true;
    Format.pp_set_formatter_stag_functions ppf
    { (Format.pp_get_formatter_stag_functions ppf ()) with
    mark_open_stag; mark_close_stag }

借助一些辅助功能，可以使用这些新标签进行打印

 Format.printf "This message is %a.@." error "important"
 Format.printf "This one %a.@." warning "not so much"

与字符串标签相比，有几个优点:

拼写错误的空间更小

无需序列化/反序列化潜在的复杂数据

同名的不同扩展构造函数之间没有混淆。

链接多个用户定义的mark_open_stag因此函数是安全的:
每个函数只能识别自己的扩展构造函数。