Generics 代数表达式-Kotlin为静态和动态属性建模的方法

为冗长的介绍道歉，不幸的是，我想不出一个办法来缩短它

问题 我们正在构建一个简单的应用程序，通过应用模式转换来操纵代数表达式-目标是能够说“获取

2*x+2

并应用“分解”。最终的目标是能够确定在一组模式转换下两个表达式是否相等（即是

2*（x+1）^2

“可从

2x^2+4x+2

”到达）

我们已经创建了一组对域进行建模的类，并定义了一个“规范”形式，这基本上意味着有一种方法（象征性地）构造相同的表达式：

x+y+z

将始终表示为

Plus（x，y，z

），而不是

Plus（y，x，z）

或

Plus（x，Plus（y，z））

，即使它是通过调用

Plus（Plus（x，z），y）

创建的

其中许多规范变换是相应运算符代数性质的直接结果-结合性允许上述“展平”等。这些性质也对模式运算有直接影响-例如，

Power（\\，2）

是不可交换的，因此，它只匹配具有

2

作为第二个子项（参数）的表达式，但是

Plus（u，2）

是可交换的，因此它可以匹配具有

2

作为其任何子项的表达式。出于这些原因，我们希望将这些代数属性表示为类上的显式数据，然后在应用程序的各个部分中解析这些数据

棘手的部分是，我们需要静态地（我们在构造表达式以应用适当的规范转换时需要它，但由于表达式尚未构造，我们无法动态地访问它）和动态地（在模式匹配期间，我们必须能够执行

expr.hasAttribute）使用此数据（关联）

）。由于这些属性对于特定的表达式类型（类）是固定的，因此我们还试图避免直接在类上定义它，例如

class Plus(children: List<Expression>): Expression(children) {
    val attributes = setOf(Associative, Commutative, IdentityElement(Number(0.0)))
    ...
}

---

您可以拥有set属性，而无需每次创建新实例，例如：

private val plusAttributes = setOf(Associative, Commutative, IdentityElement(Number(0.0)))

class Plus(children: List<Expression>): Expression(children) {
    val attributes = plusAttributes
    // ...
}

private val plusAttributes=setOf（关联、交换、标识元素（数字（0.0）））
class Plus（子级：列表）：表达式（子级）{
val属性=加值属性
// ...
}

这样所有Plus实例都有一个对同一个集合的引用。每个实例中仍然有额外引用的开销，但远远小于集合的开销（集合可以有一个大的对象树）

更好的是，将

属性

作为

表达式

类中的抽象属性，在每个实现类中重写。这样，您就可以在不知道表达式类型的情况下访问属性

---

另一种方法，你可以考虑使用标记子接口，除了扩展表达式之外，相关子类也可以实现。这根本没有开销，而且非常容易和清晰地测试：<代码>（MyExt表达式是关联的）< /代码>，虽然它不给你一张地图。（如果有任何与属性相关的行为，您可以向相关接口添加一个方法，这将朝向更传统的OO设计。）

感谢您提供的提示，但是在这两个方面，我都不清楚如何实现静态访问，即在Builder中-在这一点上没有实例，因此我无法访问它们。我可以想到两种解决方案：创建一个“虚拟”表达式以允许动态访问，这似乎是错误的，而且也无法保证“每个表达式都是标准形式”或者2）在类和伴随对象上都有“属性”，这就是“可怕的代码复制”"我在前面引用过，忽略了同伴对象不这样做的事实inherit@GabrielShanahan啊，我现在明白你所说的“静态和动态”是什么意思了……如果在我的示例代码中，你将

plusAttributes

移动到伴生对象中，并将其重命名为

attributes，可能不会涉及太多重复

？然后您可以“静态”访问它。（请注意，在Kotlin中，伴随对象可以扩展另一个类和/或实现接口。因此您需要以多态方式访问它，它可以实现一些公共接口。）但我恐怕我错过了太多的大局，无法提供太多帮助。谢谢你的回答。我理解你的意思，但即使我让伴生对象扩展一个公共接口，我仍然无法向编译器保证在派生表达式的类上存在伴生对象。每个子类（加上，时间，符号，战俘）必须定义它自己的同伴，但即使它扩展了一个公共接口，编译器也不允许我在没有明确指定类型的情况下访问它：ie.Plus.attributes有效，但t:：attributes无效，这阻止了我对代码进行抽象。唯一的解决方案是反射。@GabrielShanahan我认为有一种方法这不需要反射。如果所有同伴都使用名为

attributes

的属性实现了一个

hasaAttributes

接口，那么您只需使用一个cast:

（t:：class.companyObjectInstance as hasaAttributes）。attributes

。（这仍然很难看，很遗憾你不能通过在超类中指定一个限制来避免施法，当然，但也许这总比没有好？）另外，谢谢你的讨论，这有助于我了解我和其他人一样在思考这个问题。看看我发布的代码，你是否看到我在这方面做的任何可能的改进？例如，我真的很想解决一个丑陋的问题，在canonizeByAttributes中到处都有回报，但是我唯一能想到的就是转换回报率

private val plusAttributes = setOf(Associative, Commutative, IdentityElement(Number(0.0)))

class Plus(children: List<Expression>): Expression(children) {
    val attributes = plusAttributes
    // ...
}