GHCi中Haskell多态表达式3+5求值机制及默认类型作用疑问

一、3 + 5的具体求值流程 #

首先明确：独立表达式3 + 5会被Haskell语法糖展开为：

fromInteger (3 :: Integer) + fromInteger (5 :: Integer)

它的类型是Num a => a——这是个多态类型，意味着它能适配任何实现了Num类型类的具体类型。

但Haskell只能求值具体类型的值，多态只是类型层面的抽象，所以GHCi处理这个表达式的步骤是：

• 选择具体实例：GHCi会为Num a => a选择一个具体的Num实例。哪怕你设置了default ()，GHCi有个内置的 fallback 逻辑——对无约束的Num a => a类型表达式，默认使用Integer实例。
• 计算具体结果：把表达式实例化成Integer类型后，就变成了(3 :: Integer) + (5 :: Integer)，直接算出8 :: Integer。
• 适配多态展示：因为原表达式是多态的，GHCi会把具体的8 :: Integer包装成逻辑上等价于fromInteger 8的多态值，但输出时直接显示8。这里不需要Prelude里有fromInteger x + fromInteger y = fromInteger (x + y)的显式规则，因为所有合法的Num实例都必须遵守这个类型类定律（这是Num实例的约定，不是硬编码的代码），所以不管后续适配哪个Num实例，结果都一致。

二、默认类型机制的作用分析 #

你发现的default ()时3 + 5能正常计算，但\(x :: Float) -> x^2过不了类型检查的现象，原因是：

• 3 + 5不受default ()影响：如前面所说，GHCi对无约束的Num a => a表达式有内置 fallback，就算default列表为空，也会自动选Integer实例求值，所以没问题。
• \(x :: Float) -> x^2的类型卡点：(^)运算符的类型是(Num a, Integral b) => a -> b -> a，其中2的类型是Integral b => b。当设置default ()时，默认类型列表为空，类型推断没法确定b的具体类型（找不到默认的Integral实例来填补），所以报错。恢复default (Integer, Double)后，Integer是Integral实例且在默认列表里，类型推断会把2推断成Integer，这样整个lambda的类型就确定为Float -> Float，自然能通过检查。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Evgeny Makarov