Haskell學習筆記--類型推導

Haskell類型推導

a = a + 1

在命令式編程的時代,區(qū)分一個人是否能學會編程的關鍵是看他能否理解a=a+1這個違反自然規(guī)律的表達式星虹,在函數式編程里,這個金絲雀測試變成了能否推導出下面這個函數的類型平夜。

f = const id
--const及id是prelude庫的庫函數
--const的作用是對于給定的兩個參數卸亮,返回第一個參數,const的類型信息如下
const :: a->b->a
--id的作用是段直,輸入任意值溶诞,返回這個給定的值,id的類型信息如下
id :: a->a

預備知識

柯里化

對于一個有n個參數的函數喧务,給定第一個參數,將返回一個結果是n-1個參數的函數功茴。那些沒有給出所有參數的函數應用被稱為函數的不完全應用(partitial application坎穿,有時候譯為偏函數調用)。而所生成的函數栖茉,就是柯里化函數。

Haskell中函數的結合順序是左結合

f = const id

類型推導

const的類型是a->b->a衡载,是一個有兩個參數的函數隙袁,const id是對const的不完全應用菩收,按照柯里化的定義,它會返回一個一元函數娜饵,函數的返回值類型就是函數id的類型箱舞,a->a拳亿。由此推導出f的類型: b->(a->a)。

f :: b->(a->a)

b->a->a與b->(a->a)是同一類型

我們對b->a->a進行柯里化肺魁,只應用第一個參數b,則返回一個參數為a寂呛,返回值為a的函數瘾晃,也就是(a->a)。因此蹦误,b->a->a與b->(a->a)是同一類型。也就是說最右邊的最外層括號是可以去掉的尚镰。

f :: b->a->a

lambda演算

const id a b
運用const id a狗唉,返回函數id
運用id b,返回b
由此也可以推導出const id的類型為:b->a->a

baby step

f = const const

const :: a->b->a
f = const const

函數是左結合的分俯,函數f是對第一個const進行柯里化缸剪,返回一個b->a的函數。而這里的a是const唬渗,它的類型是a->b->a。因此镊逝,f的類型為:

f::c->(a->b->a)
--等價方式
f::c->a->b->a

問題來了

f = const const

const的類型是a->b->a撑蒜,對左邊的const做柯里化座菠,變成了一個參數類型被b,返回值類型為a的函數浴滴,其中a被指定為const巡莹,類型為a->b->a甜紫。
那么問題來了,為什么f的類型不是b->a->b->a呢腰根?
原因在于a和b都是類型變量拓型,每一次對const的應用瘸恼,a和b可能代表不同的類型东帅。也就是說左邊const函數的參數b的類型與右邊const的b的類型不一定相同球拦,區(qū)別起見坎炼,分別用b和b1代表這兩個類型。

one more step

x0 :: t1 -> t2 -> (t1 -> t2 -> t) -> t
x0 = \x y z -> z x y
x1 = \y-> x0 y y
x2 = \y-> x1 $ x1 y

x1的類型推導

x1 = \y-> x0 y y谣光,x1對三元函數x0做了兩個參數的部分應用,返回的是一個參數類型為(t1 -> t2 -> t)蟀悦,返回值為t的函數熬芜。x1的參數是y福稳,用同一個參數作為t1和t2來部分應用x0的圆,因此t1半火、t2必須有相同的類型,都是y的類型梅掠。把y的類型指定為t1阎抒,則x1的類型為:

x0 = \x y z -> z x y
x1 = \y -> x0 y y
x1 :: t1->(t1->t1->t)->t

x2的類型推導

x2 = \y -> x1 $ x1 y
x2的參數是y消痛,由于$的作用,首先對計算右邊的x1 y逞带,即用y對x1做局部應用。記y的類型為t2展氓,x1 y返回的柯里化函數類型是:(t2->t2->t)->t遇汞,為后文描述方便勺疼,記為函數f。
接下來對左邊的x1做柯里化执庐,x1的第一個參數的類型就是函數f的類型轨淌。注意x2對x1做了兩次應用,兩次應用中t的類型有可能是不一樣的递鹉,為了避免混淆盟步,做alpha替換記f的類型為:(t2->t2->t1)->t1。
用f作為t1對x1做柯里化躏结,返回一個入參是類型是(t2->t2->t1)->t1)->((t2->t2->t1)->t1)->t却盘,返回值類型為t的函數。
因此媳拴,x2的類型為:

x2 ::
  t2
  -> (((t2 -> t2 -> t1) -> t1) -> ((t2 -> t2 -> t1) -> t1) 
   -> t) 
-> t


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