Haskell 类型系统

Type Class

Type Class 类似其他语言里的 Interface、Rust 里的 Trait，定义了一组函数，任何属于该 Type Class 的类型都必须实现这些函数。

类型约束

Type Class 可以扮演 Rust 中 Trait、C++ concept 的角色，用于约束泛型的类型。例如考察 (==) operator 的实现

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(==) :: (Eq a) => a -> a -> Bool
bothPairsEqual :: (Eq a, Eq b) => a -> a -> b -> b -> Bool

这里的 (Eq a) => 就对泛型类型 a 作出了约束，要求类型 a 必须属于 Eq，即可以比较相等。

标准库里的 Type Class

• Eq
• Ord
  • compare :: (Ord a) => a -> a -> Ordering 这里的 Ordering 是个枚举，EQ/LT/GT 分别对应等于 (equal)、小于 (less than)、大于 (greater than).
• Num, Fractional, Integral, Floating
  • Num: 包含整数加减法、乘法，以及构造函数 fromInteger :: Num a => Integer -> a
  • Integral: 包含整除和取模
  • Fractional: 分数类型
  • Num > Fractional > Floating, Num > Integral
• Read, Show
  • Show 主要表示“可以把该类型从 a 类型变成字符串”：show :: Show a => a -> String
  • Read 则相反，表示可以从字符串读取其值：read :: Read a => String -> a
• Foldable
  • foldr 函数真正的签名为 foldr :: Foldable t => (a -> b -> b) -> b -> t a -> b
  • Maybe a 的类型也可以用 foldr 函数

自定义 Type Class

我们用 class ... where 语法，很接近 Rust 的 trait Trait {} 语法。我们也可以为其添加默认实现

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class Size a where
  size :: a -> Int
  size x = 1

模板特化：自定义类型实现 Type Class

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instance TypeClass Type where
  -- 定义函数 ...

上面这个例子表明类型 Type 实现了 Type Class TypeClass，类似 Rust 中的 impl TypeClass for Type {}.

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class Eq a => Ord a where
   ...

Algebraic Data Type

枚举

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data Bool = True | False

结构体

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data Point = ConstructPoint Float Float
-- data <Name> = <Constrcutor> ...

这里的 Point 类型有一个构造函数，这个构造函数接受两个 Float 参数。

结构体：Record Syntax

让结构体内部可以起变量名了。

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data Person = MkPerson { name :: String, age :: Int, town :: String, state :: String, profession :: String}
  deriving Show

创建变量时，可以指定成员名：

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MkPerson {name = "Jane Doe", town = "Houston", profession = "Engineer", state = "Texas", age = 21}

最重要的，我们可以用函数调用的语法获取其成员变量：

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-- 访问成员 = 函数：var.state -> state var
profession (MkPerson "Jane Doe" 21 "Houston" "Texas" "Engineer")

枚举与结构体结合

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data Shape = Circle Float | Rectangle Int Int

deriving 自动结合 Type Class

The deriving syntax is a way to automatically make your class a member of certain basic type classes, most notably Read, Show and Eq.

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data Card = Joker | Heart Int | Club Int | Spade Int | Diamond Int
  deriving Show

each datatype can be a sum of constructors, and each constructor is a product of fields

类型参数

类似 C++/Rust 里的泛型，例如

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data Maybe a = Nothing | Just a

这里的 a 就是类型参数。

Recursive Types

有点像链表定义那样

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data IntList = Empty | Node Int IntList
  deriving Show