使用rank-2类型和函数组合键入错误

Question

这里有一些pragma和一些导入：

{-# LANGUAGE ScopedTypeVariables #-}

import Control.Monad.ST
import Data.Array.ST
import Data.Array

现在这是我的问题。 以下代码类型检查：

foo :: forall a. a -> [a]
foo x = elems $ runSTArray $ do
    newListArray (1,10) (replicate 10 x) :: ST s (STArray s Int a)

但是，当我用组合替换$时：

foo :: forall a. a -> [a]
foo x = elems . runSTArray $ do
    newListArray (1,10) (replicate 10 x) :: ST s (STArray s Int a)

我收到此错误：

Couldn't match expected type `forall s. ST s (STArray s i0 e0)'
            with actual type `ST s0 (STArray s0 Int a)'
In the expression:
    newListArray (1, 10) (replicate 10 x) :: ST s (STArray s Int a)
In the second argument of `($)', namely
  `do { newListArray (1, 10) (replicate 10 x) ::
          ST s (STArray s Int a) }'
In the expression:
      elems . runSTArray
  $ do { newListArray (1, 10) (replicate 10 x) ::
           ST s (STArray s Int a) }

令人担忧的是，如果我给函数组合赋予自己的名字，那么它再次进行类型检查：

elemSTArray = elems . runSTArray

foo :: forall a. a -> [a]
foo x = elemSTArray $ do
    newListArray (1,10) (replicate 10 x) :: ST s (STArray s Int a)

我不确定这里发生了什么。 我希望第二段代码可以很好地进行类型检查。 如果我给这个组合函数赋予它自己的名字，我不明白为什么它会再次出现问题。

这是我从GHC 6.2升级到7时破坏的一些代码的简化版本，我试图理解为什么会发生这种情况。 谢谢你的帮助！

Answer 1

正如您在帖子的标题中暗示的那样，问题与runSTArray的多态类型为2级有关。

runSTArray :: Ix i => (forall s. ST s (STArray s i e)) -> Array i e

同

elems :: Ix i => Array i e -> [e]

和

($) :: (a -> b) -> a -> b

编写runSTArray $ ...意味着($)类型模式中的类型变量a需要使用多态类型而不是单态类型进行实例化。 这需要所谓的不可预测的多态性。 在Dimitrios Vytiniotis，Stephanie Weirich和Simon Peyton Jones的ICFP 2008论文中解释了GHC如何实现不可预测的多态性： FPH：Haskell的一流多态性 。 最重要的是，尽管FPH通常会为您提供您期望的行为，但有时候不会像您在问题中描述的简单转换那样保留可打字性：请参阅上述文章的第6.2节。

Answer 2

斯特凡打我的答案-棘手的一点是，它不是$ VS . 在elems和runSTArray之间发生了问题 - 它是跟随runSTArray的$ 。 因为something $ rankNthing是如此常见，所以有一个聪明的位（我忘记了细节）试图让你做到这一点作为一个角落案例。 但不知何故使用早期的组合可以防止这种情况发生 问题的位置通过以下事实证明：

foo x = (elems . runSTArray) (
    (newListArray (1,10) (replicate 10 x) :: ST s (STArray s Int String)))

我不确定这本身就是一个bug，但它确实是一个值得创建故障的意外行为，因为可能仍有更好的算法来捕获像你提供的那样的案例。