VortragBadHonnef24/vortrag.tex
2024-04-27 23:39:02 +02:00

811 lines
25 KiB
TeX

\documentclass[%
pdftex,
t, % Folieninhalt am oberen Rand beginnen.
10pt, % Schriftgroesse
]{beamer}
% Einstellungen laden
\usetheme{DHBW}
\usepackage{xstring}
\usepackage[utf8]{inputenc}
%\usepackage[latin1]{inputenc}
\usepackage[T1]{fontenc}
%\usepackage{amsmath}
%\usepackage{amsfonts}
%\usepackage{amssymb}
\usepackage{alltt}
\usepackage{nameref}
\newcommand{\einstellung}[1]{%
\expandafter\newcommand\csname #1\endcsname{}
\expandafter\newcommand\csname setze#1\endcsname[1]{\expandafter\renewcommand\csname#1\endcsname{##1}}
}
\input{einstellungen_liste} % verfügbare Einstellungen
%\input{einstellungen} % lese Einstellungen
\setzetitel{Typeinferenz für Java mit Wildcards}
\setzeuntertitel{Bad Honnef 2024}
\setzedatum{30. April 2024}
\setzestudiengang{Stuidengang Informatik}
\setzedhbw{DHBW Stuttgart Campus Horb}
\setzeinternetadresse{www.dhbw-stuttgart.de/horb}
\setzeautor{Andreas Stadelmeier}%\\Andreas Stadelmeier}
\setzeschriftart{palatino} % oder goudysans, lmodern, libertine
%% Farben (Angabe in HTML-Notation mit großen Buchstaben)
\newcommand{\ladefarben}{%
\definecolor{LinkColor}{HTML}{00007A}
\definecolor{ListingBackground}{HTML}{FCF7DE}
}
%% Mathematikpakete benutzen (Pakete aktivieren)
%\usepackage{amsmath}
%\usepackage{amssymb}
%% Programmiersprachen Highlighting (Listings)
\newcommand{\listingsettings}{%
\lstset{%
language=Java, % Standardsprache des Quellcodes
%numbers=left, % Zeilennummern links
stepnumber=1, % Jede Zeile nummerieren.
numbersep=5pt, % 5pt Abstand zum Quellcode
numberstyle=\tiny, % Zeichengrösse 'tiny' für die Nummern.
breaklines=false, % Zeilen umbrechen wenn notwendig.
breakautoindent=true, % Nach dem Zeilenumbruch Zeile einrücken.
postbreak=\space, % Bei Leerzeichen umbrechen.
tabsize=2, % Tabulatorgrösse 2
basicstyle=\ttfamily\small, % Nichtproportionale Schrift, klein für den Quellcode
showspaces=false, % Leerzeichen nicht anzeigen.
showstringspaces=false, % Leerzeichen auch in Strings ('') nicht anzeigen.
extendedchars=true, % Alle Zeichen vom Latin1 Zeichensatz anzeigen.
%captionpos=b, % sets the caption-position to bottom
%backgroundcolor=\color{ListingBackground}, % Hintergrundfarbe des Quellcodes setzen.
xleftmargin=0pt, % Rand links
xrightmargin=0pt, % Rand rechts
%frame=single, % Rahmen an
%frameround=ffff,
rulecolor=\color{darkgray}, % Rahmenfarbe
fillcolor=\color{ListingBackground}
showtabs=false,
%breaklines=true,
%breakatwhitespace=true,
%basicstyle=\ttfamily\fontsize{8}{9.6}\selectfont, %\footnotesize
escapeinside={(*@}{@*)},
captionpos=t,float,abovecaptionskip=-\medskipamount
}
}
\usepackage{prolog_slide}
%\input{prolog}
\usepackage[english, ngerman]{babel}
{\selectlanguage{ngerman}} % Paket babel benutzt neue deutsche Rechtschreibung
%{\selectlanguage{english}} % Paket babel benutzt Englisch
%%%%%%% Package Includes %%%%%%%
\usepackage[overlay, absolute]{textpos}
\usepackage{longtable}
\usepackage{pgffor} % für automatische Kapiteldateieinbindung
\usepackage{listings}
\usepackage{calc}
%%%%%% Configuration %%%%%
%% Anwenden der Einstellungen
\usepackage{\schriftart}
\ladefarben{}
% Titel, Autor und Datum
\title{\titel}
\subtitle{\untertitel}
\author{\autor}
\date{\datum}
% Literaturverweise (sowohl deutsch als auch englisch)
% \usepackage[
% %backend=biber, % empfohlen. Falls biber Probleme macht: bibtex
% %backend=bibtex, % empfohlen. Falls biber Probleme macht: bibtex
% bibwarn=true,
% bibencoding=utf8, % wenn .bib in utf8, sonst ascii
% sortlocale=de_DE, % oder en_US
% style=alphabetic %Zitierstil. Siehe http://ctan.mirrorcatalogs.com/macros/latex/contrib/biblatex/doc/biblatex.pdf
% ]{biblatex}
%%%%%% Additional settings %%%%%%
% Hurenkinder und Schusterjungen verhindern
% http://projekte.dante.de/DanteFAQ/Silbentrennung
\clubpenalty=10000
\widowpenalty=10000
\displaywidowpenalty=10000
% Bildpfad
\graphicspath{{images/}}
% Einige häufig verwendete Sprachen
\lstloadlanguages{PHP,Python,Java,C,C++,bash}
\listingsettings{}
%\includeonly{content/01kapitel}
%\includeonly{content/01kapitel,content/02kapitel}
%\includeonly{content/02kapitel}
%\includeonly{content/03kapitel}
%\includeonly{content/04kapitel}
%\includeonly{content/02kapitel,content/03kapitel}
%\includeonly{content/04kapitel,content/05kapitel}
%\includeonly{content/05kapitel}
%\includeonly{content/04kapitel,content/05kapitel,content/06kapitel}
%\includeonly{content/06kapitel}
%\includeonly{content/07kapitel}
%\includeonly{content/08kapitel}
%\includeonly{content/07kapitel, content/08kapitel}
\usepackage{amsmath}
\usepackage{amssymb}
\newcommand\ddfrac[2]{\frac{\displaystyle #1}{\displaystyle #2}}
\newcommand{\tv}[1]{\mathit{ #1 }}
\newcommand{\tto}{\texttt{ -> }}
\newcommand{\funcType}{\ensuremath{\exptype{Function}{\type{T}, \type{R}}}}
%\newcommand{\fjtypeInsert}{\textbf{FJTypeInsert}}
\newcommand{\unifyGenerics}{\ensuremath{\gamma}}% {\ensuremath{\overline{\type{G}\triangleleft \type{H}}}}
\newcommand{\fjtype}{\textbf{FJType}}
\newcommand{\unify}{\textbf{Unify}}
\newcommand{\typeMethod}{\textbf{TYPEMethod}}
\newcommand{\typeExpr}{\textbf{TYPEExpr}}
\newcommand{\constraint}{\ensuremath{\mathit{c}}}%{\ensuremath{\mathtt{C}}}
\newcommand{\consSet}{C}%{\ensuremath{\overline{\mathtt{C}}}}
\newcommand{\orCons}{\textit{oc}}%{\ensuremath{\textbf{C}_{||}}}
\newcommand{\simpleCons}{\textit{sc}}
\newcommand{\overridesFunc}{\textit{overrides}}
\newcommand{\typeAssumptionsSymbol}{\ensuremath{\Theta}}
\newcommand{\typeAssumptions}{\ensuremath{(\mv{\Pi} ; \overline{\localVarAssumption})}}%{\ensuremath{(\overline{\methodAssumption} ; \overline{\fieldAssumption}; \overline{\localVarAssumption})}}
\newcommand{\constraints}{\ensuremath{\mathit{\overline{c}}}}
\newcommand{\itype}[1]{\ensuremath{\mathit{#1}}}
\newcommand{\il}[1]{\ensuremath{\overline{\itype{#1}}}}
\newcommand{\gType}[1]{\texttt{#1}}
\newcommand{\mtypeEnvironment}{\ensuremath{\Pi}}
\newcommand{\methodAssumption}{\ensuremath{\mathtt{\lambda}}}
\newcommand{\localVarAssumption}{\ensuremath{\mathtt{\eta}}}
\newcommand{\expandLB}{\textit{expandLB}}
\newcommand{\type}[1]{\texttt{#1}}
\newcommand{\environmentvdash}{\Pi;\Delta;\Gamma \vdash}
\newcommand\subeq{\mathbin{\texttt{<:}}}
\newcommand\mv[1]{{\tt #1}}
\def\exptypett#1#2{\texttt{#1}\textrm{{\tt <#2}}\textrm{{\tt >}}\xspace}
\def\exp#1#2{#1(\,#2\,)\xspace}
\begin{document}
\bibliographystyle{unsrt}
% Titelfolie
\IfFileExists{content/00titelfolie}{%
\input{content/00titelfolie}
}
{%
%file does not exist
}
% Inhalt
\IfFileExists{content/01inhalt}{%
\input{content/01inhalt}
}
{%
%file does not exist
}
% Kapitel
\foreach \i in {01,02,03,04,05,06,07,08,09,10,...,99} {%
\edef\FileName{content/\i kapitel}%
\IfFileExists{\FileName}{%
\include{\FileName}
}
{%
%file does not exist
}
}
%\small
%\renewcommand{\pause}{}
\bibliographystyle{alpha}
%\centerslidesfalse
\begin{frame}
\maketitle
\end{frame}
\newcommand{\rulenameAfter}[1]{\begin{array}[b]{l}\rulename{#1}\\[-0.5em] \ \end{array}}
\begin{frame}[fragile]
\frametitle{Java Method Call}
\rulename{T-Call} \\[1em]
\begin{center}
$\begin{array}{l}
\begin{array}{@{}c}
\textit{mtype}(\texttt{m}) = \generics{\ol{X}}\ \ol{T} \to \type{T} \quad \quad
\ol{v} : [\ol{T'}/\ol{X}]\ol{T}
\\
\hline
\vspace*{-0.3cm}\\
\generics{\ol{T'}}\texttt{m}(\ol{v}) : [\ol{T'}/\ol{X}]\type{T}
\end{array}
\end{array}$
\end{center}
\textbf{Example:}
$\generics{\type{String}}\texttt{emptyList}() : \exptype{List}{\type{String}}$
\\[2em]
\rulename{TI-Call} \\[1em]
\begin{center}
$\begin{array}{l}
\begin{array}{@{}c}
\textit{mtype}(\texttt{m}) = \generics{\ol{X}}\ \ol{T} \to \type{T} \quad \quad
\ol{v} : [\ol{T'}/\ol{X}]\ol{T}
\\
\hline
\vspace*{-0.3cm}\\
\texttt{m}(\ol{v}) : [\ol{T'}/\ol{X}]\type{T}
\end{array}
\end{array}$
\end{center}
\textbf{Example:}
$\texttt{emptyList}() : \exptype{List}{\type{String}}$
\end{frame}
% \begin{frame}[fragile]
% \frametitle{Java Method Call}
% \rulename{M-Class} \\[1em]
% \begin{center}
% $\begin{array}{l}
% \begin{array}{@{}c}
% \generics{\ol{X}}\ \type{T} \ \texttt{m}(\ol{T\ x}) \set{ \ldots }
% \\
% \hline
% \vspace*{-0.3cm}\\
% \textit{mtype}(\texttt{m}) = \generics{\ol{X}}\ \ol{T} \to \type{T}
% \end{array}
% \end{array}$
% \end{center}
% \textbf{Beispiele:}\\
% \begin{verbatim}
% X head(List<X> l) { ... }
% \end{verbatim}
% \begin{itemize}
% \item
% $\textit{mtype}(\texttt{head}) = \generics{\type{X}}\ \exptype{List}{\type{X}} \to \type{X}$
% \end{itemize}
% \begin{verbatim}
% <X> List<X> emptyList() { ... }
% \end{verbatim}
% \begin{itemize}
% \item
% $\textit{mtype}(\texttt{emptyList}) = \generics{\type{X}}\ [] \to \exptype{List}{\type{X}}$
% \end{itemize}
% \end{frame}
\begin{frame}[fragile]
\frametitle{Java Method Call}
\rulename{T-Call} \\[1em]
\begin{center}
$\begin{array}{l}
\begin{array}{@{}c}
\textit{mtype}(\texttt{m}) = \generics{\ol{X}}\ \ol{T} \to \type{T} \quad \quad
\Delta \vdash \expr{v}, \ol{v} : [\ol{T'}/\ol{X}]\ol{T}
\\
\hline
\vspace*{-0.3cm}\\
\Delta \vdash \expr{v}.\generics{\ol{T'}}\texttt{m}(\ol{v}) : [\ol{T'}/\ol{X}]\type{T}
\end{array}
\end{array}$
\end{center}
\textbf{Beispiel:}\\
\begin{verbatim}
<X> X head(List<X> l){ ... }
head(new List<String>());
\end{verbatim}
\pause
$\begin{array}{l}
\begin{array}{@{}c}
\textit{mtype}(\texttt{head}) = \generics{\ol{X}}\ \exptype{List}{\type{X}} \to \type{X} \\
\texttt{new List<String>}() : [\type{String}/\type{X}]\exptype{List}{\type{X}}
\\
\hline
\vspace*{-0.3cm}\\
\generics{\type{String}}\texttt{head}(\texttt{new List<String>}()) : [\type{String}/\type{X}]\type{X}
\end{array}
\end{array}$\\[1em]
\pause
% $\begin{array}{l}
% \begin{array}{@{}c}
% \textit{mtype}(\texttt{m}) = \generics{\ol{X}}\ \ol{T} \to \type{T} \quad \quad
% \texttt{new List<String>}() : \exptype{List}{\type{String}}
% \\
% \hline
% \vspace*{-0.3cm}\\
% \generics{\type{String}}\texttt{head}(\texttt{new List<String>}()) : \type{String}
% \end{array}
% \end{array}$
\begin{itemize}
\item \texttt{head(new List<String>()) : String}
\end{itemize}
\end{frame}
% \begin{frame}[fragile]
% \frametitle{Java Method Call}
% \begin{verbatim}
% head(head(emptyList()))
% \end{verbatim}
% $
% \begin{array}[b]{c}
% \texttt{emptyList()} : \exptype{List}{\exptype{List}{\type{String}}} \\
% \quad \textit{mtype}(\texttt{get}) = \generics{X}\ \exptype{List}{\type{X}} \to \type{X}
% \\
% \hline
% \texttt{head(emptyList())} : \exptype{List}{\type{String}}
% \end{array} \rulenameAfter{T-Call}
% $
% \end{frame}
% \begin{frame}[fragile]
% \frametitle{Java Method Call}
% $
% \begin{array}[b]{c}
% \texttt{emptyList()} : \exptype{List}{\exptype{List}{\type{String}}} \\
% \quad \textit{mtype}(\texttt{get}) = \generics{X}\ \exptype{List}{\type{X}} \to \type{X}
% \\
% \hline
% \generics{\exptype{List}{\exptype{List}{\type{String}}}}\texttt{head(emptyList())} : \exptype{List}{\type{String}}
% \end{array} \rulenameAfter{T-Call}
% $
% $
% \begin{array}[b]{c}
% \texttt{emptyList()} : \exptype{List}{\exptype{List}{\type{String}}} \\
% \quad \textit{mtype}(\texttt{get}) = \generics{X}\ \exptype{List}{\type{X}} \to \type{X}
% \\
% \hline
% \generics{\exptype{List}{\type{String}}}\texttt{head(emptyList())} : \exptype{List}{\type{String}}
% \end{array} \rulenameAfter{T-Call}
% $
% \end{frame}
% \begin{frame}[fragile]
% \frametitle{Java Method Call}
% $
% \begin{array}[b]{c}
% \texttt{emptyList()} : \exptype{List}{\exptype{List}{\type{String}}} \\
% \quad \textit{mtype}(\texttt{get}) = \generics{X}\ \exptype{List}{\type{X}} \to \type{X}
% \\
% \hline
% \generics{\exptype{List}{\type{String}}}\texttt{head(emptyList())} : \exptype{List}{\type{String}}
% \end{array} \rulenameAfter{T-Call}
% $
% \end{frame}
% \begin{frame}[fragile]
% \frametitle{Java Method Call}
% $
% \begin{array}[b]{c}
% \begin{array}[b]{c}
% \texttt{emptyList()} : \exptype{List}{\exptype{List}{\type{String}}}
% \\
% \hline
% \texttt{emptyList().get()} : \exptype{List}{\type{String}}
% \end{array} \rulenameAfter{T-Call}
% \\
% \hline
% \texttt{emptyList().get().get()} : \type{String}
% \end{array} \rulenameAfter{T-Call}
% $
% \end{frame}
% \begin{frame}[fragile]
% \frametitle{Method Call with Wildcards}
% Eigentlich kann man mit Wildcard Typen keine Methodenaufrufe durchführen.
% Der eigentliche Typ ist nicht bekannt.
% ? sind auch nicht reflexiv
% Es geht dennoch, weil sich hinter einem Wildcard Typ ein konkreter Typ verbirgt.
% Dieser muss ausgepackt werden.
% Die entstehende freie Typvariable kann nun als Typ benutzt werden.
% \end{frame}
\begin{frame}[fragile]
\frametitle{Typeinference ohne Wildcards}
\rulename{TI-Call} \\[1em]
\begin{center}
$\begin{array}{l}
\begin{array}{@{}c}
\textit{mtype}(\texttt{m}) = \generics{\ol{X}}\ \ol{T} \to \type{T} \quad \quad
\Delta \vdash \expr{v}, \ol{v} : [\ol{T'}/\ol{X}]\ol{T}
\\
\hline
\vspace*{-0.3cm}\\
\Delta \vdash \expr{v}.\texttt{m}(\ol{v}) : [\ol{T'}/\ol{X}]\type{T}
\end{array}
\end{array}$
\end{center}
\begin{verbatim}
untypedMethod(l){
shuffle(l);
}
\end{verbatim}
\begin{itemize}
\item $\lessdot $
\end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}[fragile]{Capture Conversion}
\rulename{T-Call-Wildcards} \\[1em]
\begin{center}
$\begin{array}{l}
\begin{array}{@{}c}
\textit{mtype}(\texttt{m}) = \generics{\ol{X}}\ \ol{T} \to \type{T} \quad \quad
\Delta \vdash \ol{v} : \ol{\wctype{\Delta}{C}{\ol{T}}} \\
\overline{\exptype{C}{\ol{T}}} <: [\ol{T'}/\ol{X}]\ol{T} \quad \quad [\ol{T'}/\ol{X}]\type{T} <: \type{R}
\\
\hline
\vspace*{-0.3cm}\\
\Delta \vdash \texttt{m}(\ol{v}) : \type{R}
\end{array}
\end{array}$
\end{center}
%Wildcard Capture
\begin{verbatim}
<X> List<X> shuffle(List<X> l){ ... }
List<?> l;
shuffle(l) : List<?>
\end{verbatim}
%why do we need capture constraints?
% List<List<?>> not a subtype of List<List<X>> for any X
\begin{center}
$\begin{array}{l}
\begin{array}{@{}c}
\textit{mtype}(\texttt{shuffle}) = \generics{\type{X}}\ \exptype{List}{\type{X}} \to \exptype{List}{\type{X}} \\
\texttt{l} : \wctype{\rwildcard{A}}{List}{\rwildcard{A}} \quad \quad
\exptype{List}{\type{A}} <: [\type{A}/\type{X}]\exptype{List}{\type{X}} \\
\ [\type{A}/\type{X}]\exptype{List}{\type{X}} <: \wctype{\rwildcard{A}}{List}{\rwildcard{A}}
\\
\hline
\vspace*{-0.3cm}\\
\texttt{shuffle}(\expr{l}) : \wctype{\rwildcard{A}}{List}{\rwildcard{A}}
\end{array}
\end{array}$
\end{center}
\end{frame}
\begin{frame}[fragile,t]
%Explain why ? cannot be used as a regular type
\begin{verbatim}
<X> List<X> concat(List<X> l1, List<X> l2){
return l1.addAll(l2);
}
List<?> l1;
List<?> l2;
concat(l1, l2); //Error
\end{verbatim}
\end{frame}
\begin{frame}[fragile,t]
\begin{verbatim}
<X> List<X> concat(List<X> l1, List<X> l2){
return l1.addAll(l2);
}
List<String> ls = new List<String>();
List<?> l1 = ls; //korrekt!
List<?> l2 = new List<Integer>(1);
concat(l1, l2); //Error (würde l2 an ls anfügen!)
// ls.getLast() -> 1 (ein Int obwohl ls : List<String>)
\end{verbatim}
\end{frame}
\begin{frame}[fragile]
%Wildcard Capture
\begin{verbatim}
<X> void shuffle2D(List<List<X>> l){
//randomly exchange every element
// in the two dimensional list l
}
List<List<?>> l;
shuffle2D(l); // Error
\end{verbatim}
$\wctype{\rwildcard{A}}{List}{\rwildcard{A}} \nless: \exptype{List}{\rwildcard{A}}$
\end{frame}
\begin{frame}[fragile]
%Es gibt stellen wo capture conversion möglich ist und Stellen wo es nicht ist.
\frametitle{Capture Constraint}
\begin{verbatim}
<X> List<List<X>> shuffle2D(List<? extends List<X>> l) {...}
List<List<?>> l = ...;
shuffle2D(l); // Fehler!
\end{verbatim}
\begin{itemize}
\item hier ergibt sich ein Subtype-Constraint der keine Capture Conversion zulässt:
\item $\wctype{\rwildcard{A}}{List}{\rwildcard{A}} \lessdot \exptype{List}{\tv{x}}$
\pause
\item $\unify{}(\wctype{\rwildcard{A}}{List}{\rwildcard{A}} \lessdot \exptype{List}{\tv{a}}) = \emptyset$
\end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}[fragile]
%Es gibt stellen wo capture conversion möglich ist und Stellen wo es nicht ist.
\frametitle{Capture Constraint}
\begin{verbatim}
<X> List<List<X>> shuffle2D(List<? extends List<X>> l) {...}
List<List<?>> l = ...;
shuffle2D(l); // Fehler!
\end{verbatim}
\begin{itemize}
\item hier ergibt sich ein Subtype-Constraint der keine Capture Conversion zulässt:
\item $\wctype{\rwildcard{A}}{List}{\rwildcard{A}} \lessdot \exptype{List}{\tv{x}}$
\pause
\item $\unify{}(\wctype{\rwildcard{A}}{List}{\rwildcard{A}} \lessdot \exptype{List}{\tv{a}}) = \emptyset$
\end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}[fragile]
\frametitle{Capture Constraint}
$\unify{}(\wctype{\rwildcard{A}}{List}{\rwildcard{A}} \lessdot \exptype{List}{\tv{a}}) = \emptyset$
$\unify{}(\wctype{\rwildcard{A}}{List}{\rwildcard{A}} \lessdotCC \exptype{List}{\tv{a}}) = \set{\tv{a} \to \rwildcard{A}}$
\end{frame}
% TODO:
% Folie zu aktueller Stand Unify: Es gibt <. Constraints. Unify löst diese
% Folie zu <? constraints: sie werden benötigt, weil unify während der Lösungsfindung Capture Conversion durchführen muss
%why do we need capture constraints?
% List<List<?>> not a subtype of List<List<X>> for any X
%TODO Unify erklären
% - es gibt die Capture Regel, welche Capture Conversion durchführt
% - die subst-Regel, welche keine Typen mit freien Variablen in normale Typvariablen einsetzt
\begin{frame}[fragile]{Reduce}
\rulename{Reduce} $
\begin{array}[c]{@{}ll}
\begin{array}[c]{l}
\wildcardEnv \vdash
C \cup \, \set{ \exptype{C}{\ol{S}} \lessdot
\wctype{\overline{\rwildcard{A}}}{C}{\ol{T}} } \\
\hline
\vspace*{-0.4cm}\\
\wildcardEnv
\vdash C \cup \, \set{
\ol{\type{S}} \doteq [\ol{\wtv{a}}/\overline{\rwildcard{A}}]\ol{\type{T}} }
\end{array}
%\quad \ol{Y} = \textit{fresh}(\ol{X})
\quad \begin{array}[c]{l}
\ol{\wtv{a}} \ \text{fresh}\\
%\text{fv}(\exptype{C}{\ol{S}}) \subseteq \text{dom}(\overline{\wildcard{B}{\type{U'}}{\type{L'}}})
%\text{dom}(\overline{\wildcard{A}{\type{U}}{\type{L}}}) \subseteq \text{fv}(\exptype{C}{\ol{T}}) \\
%\text{fv}(\wctype{\overline{\wildcard{A}{\type{U}}{\type{L}}}}{C}{\ol{T}}) = \emptyset
\end{array}
\end{array}
$
\begin{itemize}
\item \textbf{Example:}
$\begin{array}[t]{c}
\exptype{List}{\type{String}} \lessdot \wctype{\rwildcard{A}}{List}{\type{A}}\\
\hline
\type{String} \doteq \wtv{a}
\end{array}$
\item \textbf{Example:}
$\begin{array}[t]{c}
\wctype{\rwildcard{A}}{List}{\type{A}} \lessdot \exptype{List}{\type{String}}\\
\hline
\type{A} \doteq \type{String}
\end{array}$
\end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}[fragile]{Wildcard Creation}
\begin{lstlisting}
(*@\only<2>{$\color{red}\tv{r}$ }@*)someList(){
if(Math.random > 0.5){
return new List("String");
} else {
return new List(42);
}
}
\end{lstlisting}
\pause
$
\exptype{List}{String} \lessdot {\only<2>{\color{red}}\tv{r}},
\exptype{List}{Integer} \lessdot {\only<2>{\color{red}}\tv{r}}
$\\[1em]
\pause
\rulename{General} $
\begin{array}[c]{l}
\wildcardEnv \vdash C \cup \wctype{\Delta}{C}{\ol{T}} \lessdot \ntv{a}\\
\hline
\wildcardEnv \vdash C \cup \set{\wctype{\Delta}{C}{\ol{T}} \lessdot \ntv{a},
\ntv{a} \doteq \wctype{\overline{\wildcard{A}{\tv{u}}{\tv{l}}}}{C}{\overline{\rwildcard{A}}}
}
\end{array} \quad \begin{array}[c]{l}
\texttt{class} \ \exptype{C}{\ol{X}} \set{\ldots }\\%\triangleleft \exptype{D}{\ol{N}} \\
\tv{u}, \tv{l}\ \text{fresh}
\end{array}
$
\\[1em]
\pause
$
\exptype{List}{String} \lessdot {\tv{r}},
\exptype{List}{Integer} \lessdot {\tv{r}},
\highlight{\tv{r} \doteq \wctype{\wildcard{X}{\tv{u}}{\tv{l}}}{List}{\rwildcard{X}}}
$
\pause
\\[0.5em]
\textbf{Substitution:}
$
\exptype{List}{String} \lessdot \highlight{\wctype{\wildcard{X}{\tv{u}}{\tv{l}}}{List}{\rwildcard{X}}},
\exptype{List}{Integer} \lessdot \highlight{\wctype{\wildcard{X}{\tv{u}}{\tv{l}}}{List}{\rwildcard{X}}}
$
\end{frame}
\begin{frame}[fragile]
$
\begin{array}{l}
\exptype{List}{String} \lessdot \highlight{\wctype{\wildcard{X}{\tv{u}}{\tv{l}}}{List}{\rwildcard{X}}},
\exptype{List}{Integer} \lessdot \highlight{\wctype{\wildcard{X}{\tv{u}}{\tv{l}}}{List}{\rwildcard{X}}}
\\
\hline
\type{String} \doteq \wtv{x1}, \type{Integer} \doteq \wtv{x2}
\end{array}
\rulenameAfter{Reduce}
$
\end{frame}
\begin{frame}[fragile]{Wildcard Elminiation}
\begin{lstlisting}
<X> List<X> concat(List<X> l1, List<X> l2){ ... }
someList(){
if(Math.random > 0.5){
return new List("String");
} else {
return new List(42);
}
}
concat(someList(), someList())
\end{lstlisting}
\only<1>{\textbf{Input}:}
$\only<2>{\highlight{\rulename{General}}}$
$\only<3>{\highlight{\rulename{Reduce}}}$
$
\begin{array}{l}
\exptype{List}{String} \lessdot {\tv{r}},
\exptype{List}{Integer} \lessdot {\tv{r}},
\tv{r} \lessdotCC \exptype{List}{\wtv{x}},
\tv{r} \lessdotCC \exptype{List}{\wtv{x}}
\pause
\\
\hline
\exptype{List}{String} \lessdot \only<2>{\highlight}{\wctype{\wildcard{X}{\tv{u}}{\tv{l}}}{List}{\rwildcard{X}}},
\exptype{List}{Integer} \lessdot \only<2>{\highlight}{\wctype{\wildcard{X}{\tv{u}}{\tv{l}}}{List}{\rwildcard{X}}},\\
\only<2>{\highlight}{\wctype{\wildcard{X}{\tv{u}}{\tv{l}}}{List}{\rwildcard{X}}} \lessdotCC \exptype{List}{\wtv{x}},
\only<2>{\highlight}{\wctype{\wildcard{X}{\tv{u}}{\tv{l}}}{List}{\rwildcard{X}}} \lessdotCC \exptype{List}{\wtv{x}}
\pause
\\
\hline
\highlight{\type{String} \doteq \wtv{x1}, \wtv{x1} \lessdot \tv{u}, \tv{l} \lessdot \wtv{x1},
\type{Integer} \doteq \wtv{x2}, \wtv{x2} \lessdot \tv{u}, \tv{l} \lessdot \wtv{x2}}, \\
\only<2>{\highlight}{\wctype{\wildcard{X}{\tv{u}}{\tv{l}}}{List}{\rwildcard{X}}} \lessdotCC \exptype{List}{\wtv{x}},
\only<2>{\highlight}{\wctype{\wildcard{X}{\tv{u}}{\tv{l}}}{List}{\rwildcard{X}}} \lessdotCC \exptype{List}{\wtv{x}}
\end{array}$
\end{frame}
% wieso dürfen normale Typvariablen keine freien Variablen enthalten?
% sonst könnte man der shuffle2D Method ein
\begin{frame}[fragile]
\begin{verbatim}
<A> List<A> shuffle(List<A> l){...}
<A,B> List<B> map(List<A> l, Function<A,B> f) { ... }
List<List<?>> l;
l.map((List<?> x) -> shuffle(x));
\end{verbatim}
$
\wctype{\rwildcard{A}}{List}{\rwildcard{A}} \lessdotCC \exptype{List}{\tv{x}},
\exptype{List}{\tv{x}} \lessdot \tv{r}
$
\end{frame}
\begin{frame}[fragile]
\begin{verbatim}
List<List<?>> l;
l2 = l.map(x -> shuffle(x));
shuffle2D(l2);
\end{verbatim}
$
\begin{array}{l}
\wctype{\rwildcard{A}}{List}{\rwildcard{A}} \lessdotCC \exptype{List}{\tv{x}}, \\
\exptype{List}{\exptype{List}{\tv{x}}} \lessdot \tv{l2}, \\
\tv{l2} \lessdotCC \exptype{List}{\exptype{List}{\tv{y}}}
\end{array}
$
\begin{itemize}
\item Falsche Lösung:
$
\begin{array}{l}
\wctype{\rwildcard{A}}{List}{\rwildcard{A}} \lessdotCC \exptype{List}{\highlight{\rwildcard{A}}}, \\
\exptype{List}{\exptype{List}{\tv{x}}} \lessdot \exptype{List}{\exptype{List}{\tv{x}}},
\tv{r} \lessdot \tv{l2},
\tv{l2} \lessdotCC \exptype{List}{\exptype{List}{\tv{y}}}
\end{array}
$
\end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}[fragile]{Lösung durch Unify}
$
\begin{array}{l}
\wctype{\rwildcard{A}}{List}{\rwildcard{A}} \lessdotCC \exptype{List}{\tv{x}}, \\
\exptype{List}{\exptype{List}{\tv{x}}} \lessdot \tv{l2}, \\
\tv{l2} \lessdotCC \exptype{List}{\exptype{List}{\tv{y}}}
\end{array}
$
\begin{itemize}
\item Falsche Lösung:
$
\begin{array}{l}
\wctype{\rwildcard{A}}{List}{\rwildcard{A}} \lessdotCC \exptype{List}{\highlight{\rwildcard{A}}}, \\
\exptype{List}{\exptype{List}{\tv{x}}} \lessdot \exptype{List}{\exptype{List}{\tv{x}}},
\tv{r} \lessdot \tv{l2},
\tv{l2} \lessdotCC \exptype{List}{\exptype{List}{\tv{y}}}
\end{array}
$
\end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}[fragile]
\begin{verbatim}
List<List<?>> l;
l2 = l.map(x -> shuffle(x));
shuffle2D(l2);
\end{verbatim}
$
\begin{array}{l}
\wctype{\rwildcard{A}}{List}{\rwildcard{A}} \lessdotCC \exptype{List}{\tv{x}}, \\
\exptype{List}{\exptype{List}{\tv{x}}} \lessdot \tv{r},
\tv{r} \lessdot \tv{l2},
\tv{l2} \lessdotCC \exptype{List}{\exptype{List}{\tv{y}}}
\end{array}
$
\end{frame}
% könnte es nicht well-formed typen geben, wenn man beliebige substitutionen zulässt?
% (brauchen wir die wildcard-TVs überhaupt? es wird eigentlich nur für den Soundness-Beweis gebraucht)
\end{document}