如何定义输出类型取决于输入类型的函数

给定以下课程：

case class AddRequest(x: Int, y: Int)
case class AddResponse(sum: Int)
case class ToUppercaseRequest(str: String)
case class ToUppercaseResponse(upper: String)

如何以类型安全的方式定义某些函数：

def process(req: ???): ???

使得以下内容成立：

val r1: AddResponse = process(AddRequest(2, 3))
val r2: ToUppercaseResponse = process(ToUppercaseRequest("aaa"))

另外，还应做到以下几点not编译：

val r3 = process("somestring")

这在 Scala 中是完全可能的，也是完全合理的。例如，这种东西在《Shapeless》中随处可见，类似的东西（但原理性较差）是《Spray》等中出现的磁铁图案的基础。

更新：请注意，以下解决方案假设“给定以下类”意味着您不想触及案例类本身。如果您不在乎，请参阅下面答案的第二部分。

您需要一个将输入类型映射到输出类型的类型类：

case class AddRequest(x: Int, y: Int)
case class AddResponse(sum: Int)
case class ToUppercaseRequest(str: String)
case class ToUppercaseResponse(upper: String)

trait Processable[In] {
  type Out
  def apply(in: In): Out
}

然后是一些类型类实例：

object Processable {
  type Aux[I, O] = Processable[I] { type Out = O }

  implicit val toUppercase: Aux[ToUppercaseRequest, ToUppercaseResponse] =
    new Processable[ToUppercaseRequest] {
      type Out = ToUppercaseResponse
      def apply(in: ToUppercaseRequest): ToUppercaseResponse =
        ToUppercaseResponse(in.str.toUpperCase)
    }

  implicit val add: Aux[AddRequest, AddResponse] =
    new Processable[AddRequest] {
      type Out = AddResponse
      def apply(in: AddRequest): AddResponse = AddResponse(in.x + in.y)
    }
}

现在你可以定义process使用此类型类：

def process[I](in: I)(implicit p: Processable[I]): p.Out = p(in)

其按需要工作（注意适当的静态类型）：

scala> val res: ToUppercaseResponse = process(ToUppercaseRequest("foo"))
res: ToUppercaseResponse = ToUppercaseResponse(FOO)

scala> val res: AddResponse = process(AddRequest(0, 1))
res: AddResponse = AddResponse(1)

但它不适用于任意类型：

scala> process("whatever")
<console>:14: error: could not find implicit value for parameter p: Processable[String]
       process("whatever")
              ^

你甚至不have使用路径相关类型（您应该只能在类型类上有两个类型参数），但它使得使用process更好一点，如果例如您必须显式提供类型参数。

更新：上面的所有内容都假设您不想更改案例类签名（这绝对没有必要）。不过，如果您愿意更改它们，您可以更简洁地执行此操作：

trait Input[Out] {
  def computed: Out
}

case class AddRequest(x: Int, y: Int) extends Input[AddResponse] {
  def computed: AddResponse = AddResponse(x + y)
}
case class AddResponse(sum: Int)

case class ToUppercaseRequest(str: String) extends Input[ToUppercaseResponse] {
  def computed: ToUppercaseResponse = ToUppercaseResponse(str.toUpperCase)
}
case class ToUppercaseResponse(upper: String)

def process[O](in: Input[O]): O = in.computed

进而：

scala> process(AddRequest(0, 1))
res9: AddResponse = AddResponse(1)

scala> process(ToUppercaseRequest("foo"))
res10: ToUppercaseResponse = ToUppercaseResponse(FOO)

您应该更喜欢哪种多态性（参数多态性或临时多态性）完全取决于您。如果您希望能够描述任意类型之间的映射，请使用类型类。如果您不关心或主动不希望此操作可用于任意类型，请使用子类型。