Richard Eisenberg：使用 OCaml 的类型强制转换运算符

我想探索 OCaml 的子类型关系和强制转换运算符。这是普通 OCaml 的功能，并非 Jane Street 特有的扩展，而且已经存在一段时间。

有些 OCaml 类型的值构成另一类型的值的子集。以多态变体为例：类型 foo 只含标签 `Foo，类型 foo_bar 则含 `Foo 或 `Bar。每个 foo 值也都是合法的 foo_bar 值。

表达式 `(x : foo :> foo_bar)` 要求编译器检查源类型的每个值是否都对目标类型有效。检查通过后，表达式具有目标类型。如果源类型已知，也可以省略；为了让例子清楚，我会使用显式形式。

这是内置强制转换运算符，不是用户定义的转换。只有实际定义满足子类型关系时才能使用。如果源类型中的 `Foo 带有整数载荷，而目标类型中的 `Foo 没有，转换就会失败；给目标类型加上相应整数载荷后，例子就能重新运行。

这个例子中，编译器错误提到了缺少的 `Bar 标签，这虽然属实，却不是失败的原因。关键问题是整数载荷不兼容。当载荷自身使用兼容的递归类型时，这种关系也可以递归成立。

强制转换还可以深入一层：foo 列表可以被视为 foo_bar 列表。不同于遍历并重建列表的传统转换，这个运算符保证不产生运行时影响。编译器检查并改变类型，但不会重新分配或遍历列表。

另一个应用是私有类型别名。模块可以声明 `type t = private int`，同时用整数实现 t。它可以提供只接受正数的构造函数，使模块控制不变量，同时公开底层表示。

私有类型和 int 是不同的：在需要 int 的地方直接使用 t，或者在需要 t 的地方使用 int，都不能通过类型检查。但强制转换运算符允许将 t 视为 int。它也适用于列表内部，因此 t 列表可以强制转换为 int 列表，而无须运行时处理。

反向强制转换会被拒绝。允许任意 int 变为 t 会绕过正数不变量。模块控制 t 值的构造，而调用方可以通过公开的整数表示查看这些值。

同一个运算符也适用于对象类型。下一段视频中，我会探索强制转换如何与新数据类型上的型变注解相互作用。