问题描述
看看出现在 Data.Tree
中的这个定义:
foldTree :: (a -> [b] -> b) -> Tree a -> b
foldTree f = go where
go (Node x ts) = f x (map go ts)
我的具体问题是:当go
中的等式右侧出现(map go ts)
名称时,函数的类型如何
(a -> [b] -> b)
被推断?
例如,有这行代码:
foldTree (:) (Node 1 [Node 2 []])
实例化定义:
foldTree (:) = go where
go (Node 1 [Node 2 []]) = (:) 1 (map go [Node 2 []])
(:) 1 (map go [Node 2 []])
没有被完全评估,所以我只看到 (:) 1
的类型为 Num a => [a] -> [a]
。但是,缺少一个缺口,为了填补它,应该完成递归。所以,计算类型似乎有一定的循环性。
非常感谢任何见解。
解决方法
Haskell 的类型推断非常聪明!我不能告诉你这实际上是如何推断的,但让我们来看看它可能是怎样的。现实可能不会太远。在这种情况下实际上不需要类型签名。
foldTree f = go where
go (Node x ts) = f x (map go ts)
foldTree
被定义为接受一个参数,而 go
被定义为接受一个参数,所以我们从一开始就知道这些是函数。
foldTree :: _a -> _b
foldTree f = go where
go :: _c -> _d
go (Node x ts) = f x (map go ts)
现在我们看到 f
用两个参数调用,所以它实际上必须是(至少)两个参数的函数。
foldTree :: (_x -> _y -> _z) -> _b
foldTree f = go where
go :: _c -> _d
go (Node x ts) = f x (map go ts)
由于 foldTree f = go
和 go :: _c -> _d
,结果类型 _b
实际上必须是 _c -> _d
*:
foldTree :: (_x -> _y -> _z) -> _c -> _d
foldTree f = go where
go :: _c -> _d
go (Node x ts) = f x (map go ts)
传递给 f
(_y
类型)的第二个参数是 map go ts
。由于 go :: _c -> _d
,_y
必须是 [_d]
foldTree :: (_x -> [_d] -> _z) -> _c -> _d
foldTree f = go where
go :: _c -> _d
go (Node x ts) = f x (map go ts)
go
将其参数与 Node x ts
匹配,而 Node
是 Tree
的数据构造函数,因此 go
的参数 (_c
) 必须是 Tree
。
foldTree :: (_x -> [_d] -> _z) -> Tree _p -> _d
foldTree f = go where
go :: Tree _p -> _d
go (Node x ts) = f x (map go ts)
Node
构造函数的第一个字段作为 f
的第一个参数传递,所以 _x
和 _p
必须相同:
foldTree :: (_x -> [_d] -> _z) -> Tree _x -> _d
foldTree f = go where
go :: Tree _x -> _d
go (Node x ts) = f x (map go ts)
由于go _
被定义为f _ _
,所以它们必须有相同类型的结果,所以_z
是_d
:
foldTree :: (_x -> [_d] -> _d) -> Tree _x -> _d
foldTree f = go where
go :: Tree _x -> _d
go (Node x ts) = f x (map go ts)
哇。现在编译器检查以确保这些类型有效(它们确实有效),并将它们从“元变量”(意味着推理引擎不知道它们代表什么类型的变量)“概括”为量化的类型变量(变量肯定是多态的),它得到
foldTree :: forall a b. (a -> [b] -> b) -> Tree a -> b
foldTree f = go where
go :: Tree a -> b
go (Node x ts) = f x (map go ts)
实际情况有点复杂,但这应该给你要点。
[*] 这一步有点作弊。我忽略了一个叫做“让泛化”的特性,它在这个上下文中是不需要的,它实际上被 GHC Haskell 中的几个语言扩展禁用了。
,这是针对此问题的类型派生电子表格。将所有东西放在一起会更容易理解:
data Tree a = Node a [Tree a]
foldTree f = go where
go (Node x ts) = f x (map go ts)
foldTree f t = go t where
go t@(Node x ts) = f x (map go ts)
--------------------------------------
Tree a t :: Tree a from `data Tree a`
a a x :: a from `data Tree a`
[Tree a] [Tree a] ts :: [Tree a] from `data Tree a`
Tree a -> b go :: Tree a -> b from type of `map`
[b] from type of `map`
f :: a -> [b] -> r some resulting type `r`
go :: Tree a -> r from definition of `go`
go :: Tree a -> b as derived above
----------------------
r ~ b `r` and `b` are the same type
----------------------
f :: a -> [b] -> b more precise type now
------------------------------
foldTree :: (a -> [b] -> b) -> Tree a -> b
foldTree f = go
这里我们从 t
的类型开始,但无论起点如何,派生类型将始终相同,直到对其类型变量进行一致的重命名。
这个符号的解释:我们从上到下,从左到右阅读。我试图以一种暗示性的方式垂直对齐相关的事物。想象一下,你用它的类型对每个实体进行注释,在纸上写上靠近该实体的类型,上面有所有的代码(用蓝色写),用较小的字母和不同的颜色(比如红色)。相反,我们在该实体下编写类型,垂直对齐(即使它们之间还有一些其他的线)。
例如,推导部分的第二行有两个 a
写在 x
下,旁边还有一些注释。这一切意味着什么?
每个 a
都写在 x
下。就像我们已经用它的类型 x
注释了每个 a
。由于 x
在两个实例中都是相同的 x
,因此类型是相同的类型。我们还不太了解它,所以我们只是称它为 a
—— 一个类型变量,如果它在推理过程中发生的话,可以在以后采用另一种更精细的含义。然后,有一个旁注:x :: a
是一个常规的 Haskell 符号,它意味着 x
的类型为 a
。所以它说的是同样的事情,但更正式。然后是关于这个决定从何而来的非正式说明。