为什么GHC不能检查这个涉及多态性和存在类型的函数？

Question

我有一些无法编译的Haskell代码（使用GHC 8.0.2）。 我想我理解基本问题，但我想更好地理解它，以便将来可以避免这种情况。

我的库看起来与此类似：

{-# language TypeFamilyDependencies #-}
{-# language GADTs #-}
{-# language RankNTypes #-}

module Lib where

type Key = Int

class Handle m where
    type Connection m = c | c -> m
    withConnection :: Connection m -> m a -> IO a

class (Handle m) => Data m where
    getKeyVal :: Key -> m String

data SomeConn where
    SomeConn :: (Data m) => Connection m -> SomeConn

useConnection :: SomeConn -> (forall m. Data m => m String) -> IO String
useConnection (SomeConn c) action = withConnection c action

我们的想法是Data m代表一类类似于ReaderT (Connection m) IO的monad。 我希望用这个类型类的方法编写泛型函数，并且确切的方法实例由包含在SomeConn （在运行时选择）的连接类型决定。

现在以下代码

getKeyValWith :: SomeConn -> Key -> IO String
getKeyValWith c = (useConnection c). getKeyVal

从GHC 8.0.2给我以下错误：

• Couldn't match type ‘m0 String’
                 with ‘forall (m :: * -> *). Data m => m String’
  Expected type: m0 String -> IO String
    Actual type: (forall (m :: * -> *). Data m => m String)
                 -> IO String
• In the first argument of ‘(.)’, namely ‘useConnection c’
  In the expression: useConnection c . getKeyVal
  In an equation for ‘getKeyValWith’:
      getKeyValWith c = useConnection c . getKeyVal

奇怪的是，以下工作正常：

getKeyValWith c k = useConnection c (getKeyVal k)

不那么令人惊讶的是，这样做：

getKeyValWith (SomeConn c) = withConnection c . getKeyVal

是否有一个简单的规则来理解为什么GHC不喜欢第一个例子，但其他例子还可以吗？ 有没有办法我可以向GHC询问有关它在尝试编译第一个定义时正在做什么的更多信息？ 我知道这可能不是惯用的Haskell（有些人称之为“Existential / typeclass anti-pattern”）。

编辑：

我应该补充一点，即使我在第一个例子中明确添加类型getKeyVal :: Key -> (Data m => m String) ，我也遇到了同样的问题。 我甚至可以用我选择的类型签名（哪个类型签名）给这个函数指定自己的名字，但是我得到了同样的错误。 但我现在看到，即使我明确添加了类型，在GHCI上运行:t （使用-XRankNTypes ） -XRankNTypes返回原始类型，其中Data m =>浮动到左侧。 所以我想我明白为什么GHC会跟我说话。 我可以强迫GHC使用我选择的类型吗？

Answer 1

这就是全部. 。 它无法在函数之间传递多态参数，因此f . g 如果f是rank-2多态的话，则f . g不起作用。 请注意以下工作：

(~.) :: ((∀ m. Data m => m String) -> z) -> (x -> (∀ m. Data m => m String))
          -> x -> z
(~.) f g x = f (g x)

getKeyValWith :: SomeConn -> Key -> IO String
getKeyValWith c = useConnection c ~. getKeyVal

理想情况下. 会有类似的类型

(.) :: ∀ c . ((∀ y . c y => y) -> z) -> x -> ((∀ y . c y => y) -> x)
               -> x -> z

因此涵盖所有特殊情况，如~. 以上。 但这是不可能的 - 它需要推断在任何特定情况下选择最弱的约束条件c - 在传统情况下， cy = y~y₀ - 我很确定这一般是不可计算的。

（一个有趣的问题是，如果编译器内联的，我们可以走多远.尽可能多的类型检查之前 ，因为它现在已经有做$ 。如果它这样做自动ETA-扩大，它肯定能得到useConnection c . getKeyVal工作，但自动eta扩展通常不是一个好主意......）

通过将多态参数包装在GADT中来隐藏Rank-2多态性，就像使用SomeConn ，这是通常的解决方法。