F#如何定义仅泛型参数为指定类型时生效的类实例方法

问题根源 #

你当前的代码报错是因为Add方法定义在未做约束的泛型类Arr<[<Measure>] 'Index, 'Value>内部，此时'Value代表任意类型，编译器无法确认'Value类型元素和float类型元素相加的合法性，同时也无法实现「仅当'Value为float时方法可用」的限制。

最优实现：扩展方法 #

F#中针对这类「特定泛型参数下才暴露成员」的需求，最标准的实现方式是使用针对构造泛型类型的扩展方法，既可以保证编译期类型校验，也不会为其他'Value类型的Arr实例暴露多余方法。

步骤1：调整原类型定义 #

删除Arr类内部的Add方法：

type ImArr<[<Measure>] 'Index, 'Value>(values: array<'Value>) = 
    let values = values |> Array.copy
    member internal _.Values : array<'Value> = values
    member this.Item
        with get(index: int<'Index>) = 
            values.[int index]

type Arr<[<Measure>] 'Index, 'Value>(values: array<'Value>) = 
    let values = values |> Array.copy
    member this.Item
        with get(index: int<'Index>) = 
            values.[int index]
        and set(index: int<'Index>) (value: 'Value) = 
            values.[int index] <- value
    member internal _.Values : array<'Value> = values

步骤2：定义针对float类型的扩展方法 #

open System.Runtime.CompilerServices

// 扩展方法所在模块，和Arr放在同一命名空间下即可自动生效
[<Extension>]
module ArrFloatExtensions =
    [<Extension>]
    member Add(this: Arr<'Index, float>, b: ImArr<'Index, float>) =
        if this.Values.Length <> b.Values.Length then
            invalidArg (nameof b) "Cannot add arrays of different lengths"
        let mutable i = 0
        while i < this.Values.Length && i < b.Values.Length do
            this.Values.[i] <- this.Values.[i] + b.Values.[i]
            i <- i + 1

效果验证 #

• 当你创建Arr<_, float>类型的实例时，可以正常调用Add方法，编译运行都不会报错
• 当你创建其他'Value类型的Arr实例时，编译器不会提示Add方法，强行调用会直接报编译错误，完全符合你要的限制要求

可选拓展 #

如果后续需要支持int、float32等多种数值类型的加法操作，可以使用静态解析类型参数（SRTP）定义泛型扩展方法，约束'Value支持加法操作即可，不需要为每个类型单独写扩展。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Matthew Crews