Haskell-模糊類型變量

Question

我在Haskell中使用歧義類型遇到麻煩。 我從以下內容開始：

module GameState
( GameState(..)
, GameStateMonad
, module Control.Monad.Trans
, module Control.Monad.Trans.State.Lazy
, Blank(..)
) where

import Control.Monad.Trans
import Control.Monad.Trans.State.Lazy

type GameStateMonad a b = StateT a IO b

class GameState a where
    update :: Double -> GameStateMonad a ()
    update deltaTime = return ()

    draw :: GameStateMonad a ()
    draw = return ()

    getNextState :: GameState b => GameStateMonad a (Maybe b)
    getNextState = return Nothing

    isStateFinished :: GameStateMonad a Bool
    isStateFinished = return True

-- This is just a dummy data and instance declaration to demonstrate the error
data Blank = Blank
instance GameState Blank

然后，當我嘗試在ghci中運行以下命令時：

runStateT getNextState Blank

我得到：

Ambiguous type variable `b0' in the constraint:
  (GameState b0) arising from a use of `getNextState'
Probable fix: add a type signature that fixes these type variable(s)
...

我以為是在抱怨我的getNextState函數的默認實現未指定具體類型，因此我嘗試了以下操作：

getNextState :: GameState b => GameStateMonad a (Maybe b)
getNextState = return (Nothing :: Maybe Blank)

不幸的是，我在編譯時遇到此錯誤：

Could not deduce (b ~ Blank)
from the context (GameState a)
  bound by the class declaration for `GameState'
  at GameState.hs:(14,1)-(25,33)
or from (GameState b)
  bound by the type signature for
             getNextState :: GameState b => GameStateMonad a (Maybe b)
  at GameState.hs:22:5-50
  `b' is a rigid type variable bound by
      the type signature for
        getNextState :: GameState b => GameStateMonad a (Maybe b)
      at GameState.hs:22:5
...

但是我發現，當我調用getNext狀態時添加類型簽名可以使代碼運行：

runStateT (getNextState :: GameStateMonad Blank (Maybe Blank)) Blank

不幸的是，這阻止了我編寫通用代碼來處理游戲狀態。 這對我也沒有意義。 如果必須在返回多態類型后將其指定為顯式類型，那么返回它有什么意義呢？ 最初的問題也讓我感到困惑，因為我可以執行以下功能：

test :: Num a => Maybe a
test = Nothing

並且沒有問題運行它。 這不應該抱怨像我的原始代碼這樣的模棱兩可的類型嗎？ 同樣，當給返回值一個顯式類型時，我不能像以前那樣編譯它：

test :: Num a => Maybe a
test = Nothing :: Maybe Int

我不明白為什么這是一個問題。 Int是Num類型的實例，因此函數的類型正確。

我有四個問題：

1. 為什么在返回類型類的元素時給出顯式類型會導致編譯錯誤？

2. 為什么在getNextState內部返回模棱兩可的Maybe值會導致錯誤，但在測試內部卻不會導致錯誤？

3. 為什么會出現沒有我調用返回的多態數據的函數這個錯誤，因為解釋在這里 ？

4. 在上面的鏈接中 ，答案提到“ [[您得到此錯誤]，因為您有產生多態結果的東西，然后對該結果應用一個接受多態參數的函數，從而使中間值的類型未知”。 這不是意味着返回多態結果的函數實際上是沒有用的嗎？

謝謝。

Answer 1

Cat Plus Plus已經解釋了原因

getNextState :: GameState b => GameStateMonad a (Maybe b)
getNextState = return (Nothing :: Maybe Blank)

不起作用，因此我可能會對此有所欠缺。 類型簽名保證getNextState可以為調用者要求的任何類型b傳遞Maybe b 類型為b的值 。 如果函數具有多態返回類型，則由函數的調用者決定應返回的類型。 因此，該簽名承諾“只要它是GameState實例，無論您想要什么”，但是實現都說“不，我不在乎您訂購的內容，我返回一個Blank ”。

Ambiguous type variable `b0' in the constraint:
  (GameState b0) arising from a use of `getNextState'
Probable fix: add a type signature that fixes these type variable(s)

從打字

runStateT getNextState Blank

在ghci提示符下。 如果您問ghci類型，它將告訴您

runStateT getNextState Blank :: GameState b => IO (Maybe b)

（不保證選擇類型變量）。 但是沒有上下文，因此ghci不知道實例化b類型。 因此，它不知道應該調用getNextState 哪個實現[或者，如果我們查看GHC的類型類的實現，則應該傳遞哪個字典]。 它無法解決這種歧義，因此它可以告訴您並建議您如何解決。

test :: Num a => Maybe a
test = Nothing

是的，當您在ghci提示符下鍵入test時，原則上是相同的問題。 但是，當涉及到一個數字類時（其中歧義最常見，文字已經很歧義），並且涉及的所有約束都很簡單，並且涉及Prelude或標准庫的類，則有解決特殊類型變量的特殊規則 。 在這種情況下，默認情況下會實例化不明確的類型變量，因此ghci將選擇使用Integer實例化a並打印Maybe Integer類型的Nothing 。

您的GameState類不是默認值，這是這些示例之間的區別。

為什么會出現沒有我調用返回的多態數據的函數這個錯誤，因為解釋在這里 ？

因為您沒有調用任何確定類型的函數。 如果您具有類型的功能

foo :: Blank -> Int

並輸入

runStateT getNextState Blank >>= print . maybe 0 foo

使用foo將決定b並且一切都會膨脹。

但是，如果調用多態函數（無法從其結果類型推斷出其參數類型），則該問題將無法解決，但會更加惡化，如鏈接示例中所示。 這樣，模棱兩可的類型就不再可以從外部訪問，並且永遠無法解決。 那么唯一的方法是提供一種解決歧義的類型簽名。

這不是意味着返回多態結果的函數實際上是沒有用的嗎？

哦，不，它們非常有用。 看一下read ，或者fromInteger ， realToFrac ，...

關鍵是，必須以某種方式確定在何處使用它們。 大部分時間是由調用上下文完成的，但有時需要顯式的類型簽名。

Answer 2

我不確定將GameState設為類型類要達到什么目的。 您在這里的OOP思維定式可能太多了-類型類不是OOP類。 一組游戲狀態可能會關閉，因此僅使其成為一個ADT可能更有意義。

為什么在返回類型類的元素時給出顯式類型會導致編譯錯誤？

查看函數的簽名： GameState b => GameStateMonad a (Maybe b) 。 現在請記住，這意味着forall b. GameState b => GameStateMonad a (Maybe b) forall b. GameState b => GameStateMonad a (Maybe b) 。

函數的實現無法確定b是什么-它必須對所有 b都起作用（只要它們適合約束），因為調用者可以自行決定。

這就是為什么return (Nothing :: Maybe Blank)是錯誤的原因-不適用於所有類型b僅適用於Blank 。 “無法推斷(b ~ Blank) b〜 (b ~ Blank) ”表示GHC在這里不能證明類型相等。 同樣的事情也Nothing :: Maybe Int 。 這就是為什么在呼叫站點中添加類型簽名的原因。

也許以后我會寫一些歧義。 我仍然非常確定您無論如何都要過度設計此代碼，因此解決方案是不要這樣做。