نوع التقاطع

في نظرية النوع ، يمكن تخصيص نوع تقاطع لقيم يمكن تخصيص كل من النوع والنوع . يمكن إعطاء هذه القيمة نوع التقاطع في نظام نوع التقاطع . ^[1] بشكل عام، إذا تداخلت نطاقات قيم نوعين، فيمكن تخصيص نوع التقاطع لهذين النوعين لقيمة تنتمي إلى تقاطع النطاقين. يمكن تمرير مثل هذه القيمة بأمان كحجة إلى الدوال التي تتوقع أيًا من النوعين. على سبيل المثال، في Java، تنفذ الفئة كلًا من الواجهتين و . لذلك، يمكن تمرير كائن من النوع بأمان إلى الدوال التي تتوقع حجة من النوع وإلى الدوال التي تتوقع حجة من النوع . ${\displaystyle \sigma }$${\displaystyle \tau }$${\displaystyle \sigma \cap \tau }$BooleanSerializableComparableBooleanSerializableComparable

أنواع التقاطع هي أنواع بيانات مركبة . وعلى غرار أنواع المنتجات ، تُستخدم لتعيين عدة أنواع لكائن. ومع ذلك، يتم تعيين أنواع المنتجات إلى مجموعات ، بحيث يتم تعيين مكون نوع منتج معين لكل عنصر من عناصر المجموعة. وبالمقارنة، فإن الكائنات الأساسية لأنواع التقاطع ليست بالضرورة مركبة. وهناك شكل مقيد لأنواع التقاطع وهو أنواع التحسين .

تُعد أنواع التقاطع مفيدة لوصف الدوال المثقلة . ^[2] على سبيل المثال، إذا كان نوع الدالة هو الذي يأخذ رقمًا كوسيطة ويعيد رقمًا، وكان نوع الدالة هو الذي يأخذ سلسلة كوسيطة ويعيد سلسلة، فيمكن استخدام تقاطع هذين النوعين لوصف الدوال (المثقلة) التي تقوم بأحد الأمرين أو الآخر، بناءً على نوع الإدخال المعطى لها. number => numberstring => string

تستخدم لغات البرمجة المعاصرة، بما في ذلك Ceylon وFlow و Java و Scala و TypeScript و Whiley (انظر مقارنة اللغات بأنواع التقاطع)، أنواع التقاطع لدمج مواصفات الواجهة والتعبير عن تعدد الأشكال المخصص . واستكمالاً لتعدد الأشكال البارامترية ، يمكن استخدام أنواع التقاطع لتجنب تلوث التسلسل الهرمي للفئة من المخاوف المتقاطعة والحد من الكود النمطي ، كما هو موضح في مثال TypeScript أدناه.

يشار إلى الدراسة النظرية لأنواع التقاطعات باسم تخصص نوع التقاطع . ^[3] ومن المثير للدهشة أنه يمكن وصف إنهاء البرنامج بدقة باستخدام أنواع التقاطع. ^[4]

يدعم TypeScript أنواع التقاطع، ^[5] مما يحسن من قدرة نظام النوع على التعبير ويقلل من حجم التسلسل الهرمي المحتمل للفئة، كما هو موضح على النحو التالي.

يعرّف كود البرنامج التالي الفئات Chickenو Cowو RandomNumberGeneratorوأن كل منها تحتوي على طريقة produceتعيد كائنًا من النوع Eggأو Milkأو number. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب الوظائف eatEggو drinkMilkوسيطات من النوع Eggو Milkعلى التوالي.

الفئة Egg { نوع خاص : "Egg" } الفئة Milk { نوع خاص : "Milk" }      
      

// ينتج بيضًا 
class Chicken { produce () { return new Egg (); } }         

// تنتج حليبًا 
class Cow { produce () { return new Milk (); } }         

// ينتج رقمًا عشوائيًا 
class RandomNumberGenerator { produce () { return Math . random (); } }        


// يتطلب دالة البيض eatEgg ( egg : Egg ) { return "لقد أكلت بيضة." ; }   
     


// يتطلب 
وظيفة الحليب drinkMilk ( milk : Milk ) { return "لقد شربت بعض الحليب." ; }   
     

يحدد كود البرنامج التالي الدالة المتعددة الأشكال المخصصةanimalToFood التي تستدعي الدالة العضو produceللكائن المعطى . تحتوي animalالدالة على تعليقين للنوع، وهما و ، متصلان عبر منشئ نوع التقاطع . على وجه التحديد، عند تطبيقها على وسيطة من النوع، تعيد كائنًا من النوع ، وعند تطبيقها على وسيطة من النوع، تعيد كائنًا من النوع . من الناحية المثالية، لا ينبغي تطبيقها على أي كائن يحتوي (ربما عن طريق الصدفة) على طريقة. animalToFood((_: Chicken) => Egg)((_: Cow) => Milk)&animalToFoodChickenEggCowMilkanimalToFoodproduce

// إذا أعطيت دجاجة، تنتج بيضة؛ وإذا أعطيت بقرة، تنتج حليبًا . 
لنفترض أن animalToFood : (( _ : Chicken ) => Egg ) & (( _ : Cow ) => Milk ) = function ( animal : any ) { return animal . produce (); };           
       
         
    

أخيرًا، يوضح كود البرنامج التالي الاستخدام الآمن للأنواع الخاصة بالتعريفات المذكورة أعلاه.

var chicken = new Chicken ();    
var cow = new Cow ();    
var randomNumberGenerator = new RandomNumberGenerator ();    

console.log ( chicken.product ()) ; // بيضة { } 
console.log ( cow.product ()) ; // حليب { } 
console.log ( randomNumberGenerator.product ( ) ) ; //0.2626353555444987​ 

console.log ( animalToFood ( دجاج ) ) ; //بيضة { } 
console.log ( animalToFood ( cow )); // الحليب { } 
//console.log(animalToFood(randomNumberGenerator)); // خطأ: لا يمكن تعيين وسيطة من النوع 'RandomNumberGenerator' إلى معلمة من النوع 'Cow'

console .log ( eatEgg ( animalToFood ( دجاج ))); // لقد أكلت بيضة . 
//console.log(eatEgg(animalToFood(cow))); // خطأ: لا يمكن تعيين وسيطة من النوع 'Milk' إلى معلمة من النوع 'Egg'
console.log ( drankMilk ( animalToFood ( cow ) )); // شربت بعض الحليب. 
//console.log(drinkMilk(animalToFood(chicken))); // خطأ: لا يمكن تعيين وسيطة من النوع 'Egg' إلى معلمة من النوع 'Milk'

يحتوي كود البرنامج أعلاه على الخصائص التالية:

• تُنشئ الأسطر من 1 إلى 3 الكائنات chicken، cow، و randomNumberGeneratorمن نوعها الخاص.
• تطبع الأسطر من 5 إلى 7 النتائج الخاصة بالأشياء التي تم إنشاؤها مسبقًا (يتم توفيرها كتعليقات) عند استدعاء produce.
• يوضح السطر 9 (أو 10) الاستخدام الآمن للنوع للطريقة animalToFoodالمطبقة على chicken(أو cow).
• يؤدي عدم التعليق على السطر 11 إلى حدوث خطأ في النوع في وقت التجميع. وعلى الرغم من أن تنفيذ يمكنanimalToFood أن يستدعي produceطريقة randomNumberGenerator، فإن التعليق التوضيحي للنوع لا animalToFoodيسمح بذلك. وهذا يتفق مع المعنى المقصود من animalToFood.
• يوضح السطر 13 (أو 15) أن تطبيقه animalToFoodعلى chicken(أو cow) يؤدي إلى إنشاء كائن من نوع Egg(أو Milk).
• يوضح السطر 14 (أو 16) أن التطبيق animalToFoodعلى cow(أو chicken). لا يؤدي إلى إنشاء كائن من النوع Egg(أو Milk). لذلك، إذا لم يتم التعليق على السطر 14 (أو 16) فسيؤدي ذلك إلى حدوث خطأ في النوع في وقت التجميع.

يمكن تحقيق المثال البسيط أعلاه باستخدام الميراث ، على سبيل المثال عن طريق اشتقاق الفئات Chickenو Cowمن فئة أساسية Animal. ومع ذلك، في بيئة أكبر، قد يكون هذا غير مفيد. لا يُبرر بالضرورة تقديم فئات جديدة في التسلسل الهرمي للفئات لأسباب متقاطعة ، أو ربما يكون مستحيلًا تمامًا، على سبيل المثال عند استخدام مكتبة خارجية. يمكن تصور المثال أعلاه بالفئات التالية:

• فئة Horseليس لها produceطريقة؛
• فئة Sheepتحتوي على produceطريقة إرجاع Wool؛
• فئة Pigتحتوي على produceطريقة يمكن استخدامها مرة واحدة فقط، وترجع Meat.

قد يتطلب هذا فئات إضافية (أو واجهات) تحدد ما إذا كانت طريقة الإنتاج متاحة، وما إذا كانت طريقة الإنتاج تعيد الطعام، وما إذا كان من الممكن استخدام طريقة الإنتاج بشكل متكرر. بشكل عام، قد يؤدي هذا إلى تلويث التسلسل الهرمي للفئات.

يُظهِر المثال البسيط أعلاه بالفعل أن كتابة duck أقل ملاءمة لتحقيق السيناريو المعطى. في حين RandomNumberGeneratorتحتوي الفئة على طريقة، لا ينبغي أن يكون produceالكائن وسيطة صالحة لـ . يمكن تحقيق المثال أعلاه باستخدام كتابة duck، على سبيل المثال عن طريق إدخال حقل جديد إلى الفئات والإشارة إلى أن الكائنات من النوع المقابل هي وسيطات صالحة لـ . ومع ذلك، لن يؤدي هذا إلى زيادة حجم الفئات المعنية فحسب (خاصةً مع إدخال المزيد من الطرق المشابهة لـ )، ولكنه أيضًا نهج غير محلي فيما يتعلق بـ . randomNumberGeneratoranimalToFoodargumentForAnimalToFoodChickenCowanimalToFoodanimalToFoodanimalToFood

يمكن تنفيذ المثال أعلاه باستخدام التحميل الزائد للوظيفة ، على سبيل المثال عن طريق تنفيذ طريقتين و . في TypeScript، يكون هذا الحل متطابقًا تقريبًا مع المثال المقدم. تتطلب لغات البرمجة الأخرى، مثل Java ، تنفيذات مميزة للطريقة المحملة. قد يؤدي هذا إلى تكرار الكود أو كود نمطي . animalToFood(animal: Chicken): EgganimalToFood(animal: Cow): Milk

يمكن تنفيذ المثال أعلاه باستخدام نمط الزائر . سيتطلب ذلك من كل فئة حيوانية تنفيذ acceptطريقة تقبل كائنًا ينفذ الواجهة (إضافة كود نمطيAnimalVisitor غير محلي ). سيتم تنفيذ الوظيفة كطريقة لتنفيذ . لسوء الحظ، سيكون من الصعب تمثيل الاتصال بين نوع الإدخال ( أو ) ونوع النتيجة ( أو ).animalToFoodvisitAnimalVisitorChickenCowEggMilk

من ناحية أخرى، يمكن استخدام أنواع التقاطع لشرح أنواع مختلفة من الدالة محليًا دون تقديم فئات (أو واجهات) جديدة إلى التسلسل الهرمي للفئة. من ناحية أخرى، يتطلب هذا النهج تحديد جميع أنواع الحجج وأنواع النتائج المحتملة صراحةً. إذا كان من الممكن تحديد سلوك الدالة بدقة إما من خلال واجهة موحدة أو تعدد الأشكال البارامترية أو الكتابة العشوائية ، فإن الطبيعة المطولة لأنواع التقاطع غير مواتية. لذلك، يجب اعتبار أنواع التقاطع مكملة لطرق المواصفات الحالية.

نوع التقاطع التابع ، والذي يُشار إليه بـ ، هو نوع تابع حيث قد يعتمد النوع على متغير المصطلح . ^[6] وعلى وجه الخصوص، إذا كان للمصطلح نوع التقاطع التابع ، فإن المصطلح يحتوي على كل من النوع والنوع ، حيث هو النوع الذي ينتج عن استبدال جميع حالات متغير المصطلح في بالمصطلح . ${\displaystyle (x:\sigma )\cap \tau }$${\displaystyle \tau }$${\displaystyle x}$${\displaystyle M}$${\displaystyle (x:\sigma )\cap \tau }$${\displaystyle M}$${\displaystyle \sigma }$${\displaystyle \tau [x:=M]}$${\displaystyle \tau [x:=M]}$${\displaystyle x}$${\displaystyle \tau }$${\displaystyle M}$

تدعم لغة سكالا إعلانات النوع ^[7] كأعضاء كائن. وهذا يسمح لنوع عضو كائن بالاعتماد على قيمة عضو آخر، وهو ما يسمى بالنوع المعتمد على المسار . ^[8] على سبيل المثال، يحدد نص البرنامج التالي سمة سكالا Witness، والتي يمكن استخدامها لتنفيذ نمط المفرد . ^[9]

السمة الشاهد { النوع T القيمة القيمة : T {} }  
   
     

تعلن السمة أعلاه Witnessعن العضو T، والذي يمكن تعيين نوع له كقيمة، والعضو value، والذي يمكن تعيين قيمة من النوع T. يحدد نص البرنامج التالي كائنًا booleanWitnessكمثال للسمة أعلاه Witness. يحدد الكائن booleanWitnessالنوع Tكـ Booleanوالقيمة valueكـ true. على سبيل المثال، تنفيذ عمليات الطباعة على وحدة التحكم. System.out.println(booleanWitness.value)true

الكائن booleanWitness يمتد Witness { النوع T = Boolean val value = true }    
     
     

ليكن نوع (على وجه التحديد، نوع سجل ) الكائنات التي لها العضو من النوع . في المثال أعلاه، يمكن تعيين نوع التقاطع التابع للكائن . والمنطق هو كما يلي. يحتوي الكائن على العضو الذي تم تعيين النوع له كقيمة له. بما أن هو نوع، فإن الكائن يحتوي على النوع . بالإضافة إلى ذلك، يحتوي الكائن على العضو الذي تم تعيين قيمة النوع له . وبما أن قيمة هي ، فإن الكائن يحتوي على النوع . بشكل عام، يحتوي الكائن على نوع التقاطع . لذلك، عند تقديم المرجع الذاتي كاعتماد، فإن الكائن يحتوي على نوع التقاطع التابع . ${\displaystyle \langle {\textsf {x}}:\sigma \rangle }$${\displaystyle {\textsf {x}}}$${\displaystyle \sigma }$booleanWitness${\displaystyle (x:\langle {\textsf {T}}:{\text{النوع}}\rangle )\cap \langle {\textsf {القيمة}}:x.{\textsf {T}}\rangle }$booleanWitnessTBooleanBooleanbooleanWitness${\displaystyle \langle {\textsf {T}}:{\text{النوع}}\rangle }$booleanWitnessvaluetrueBooleanbooleanWitness.TBooleanbooleanWitness${\displaystyle \langle {\textsf {القيمة}}:{\textsf {booleanWitness.T}}\rangle }$booleanWitness${\displaystyle \langle {\textsf {T}}:{\text{النوع}}\rangle \cap \langle {\textsf {القيمة}}:{\textsf {booleanWitness.T}}\rangle }$booleanWitness${\displaystyle (x:\langle {\textsf {T}}:{\text{النوع}}\rangle )\cap \langle {\textsf {القيمة}}:x.{\textsf {T}}\rangle }$

بدلاً من ذلك، يمكن وصف المثال البسيط أعلاه باستخدام أنواع السجلات التابعة . ^[10] بالمقارنة مع أنواع التقاطع التابعة، تشكل أنواع السجلات التابعة مفهومًا نظريًا متخصصًا بشكل صارم. ^[6]

تقاطع عائلة النوع ، والذي يُشار إليه بـ ، هو نوع تابع حيث قد يعتمد النوع على متغير المصطلح . على وجه الخصوص، إذا كان للمصطلح النوع ، فبالنسبة لكل مصطلح من النوع ، يكون للمصطلح النوع . يُطلق على هذا المفهوم أيضًا نوع باي الضمني ، ^[11] مع ملاحظة أن الوسيطة لا يتم الاحتفاظ بها على مستوى المصطلح. ${\textstyle \bigcap _{x:\sigma }\tau }$${\displaystyle \tau }$${\displaystyle x}$${\displaystyle M}$${\textstyle \bigcap _{x:\sigma }\tau }$${\displaystyle N}$${\displaystyle \sigma }$${\displaystyle M}$${\displaystyle \tau [x:=N]}$${\displaystyle N}$

Original text

Rate this translation

Your feedback will be used to help improve Google Translate