Haskell构造器类为何不支持对内容类型的约束？

在M.P.Jones 1993年提出构造器类之前，Haskell的class声明有严格限制：只能包含单个参数，且该参数的kind必须是Type（当时记为*）。构造器类的核心创新在于允许参数的kind为Type->Type（即*->*），但这也带来了一个明显的局限：实例声明无法对容器的“内容”类型添加约束，比如没办法要求Set的元素必须属于Ord类型。

我们可以思考为什么不能用下面这种类声明形式：

class Functorb (f b)  where           -- 目前class声明不允许这种写法
  fmapb :: (a -> b) -> f a -> f b

instance (Ord b) => Functorb (Set b)  where
  fmapb f NilSet = NilSet
  fmapb f xs     = fromList (map f $ toList xs)

这个写法里fmapb的签名和Haskell标准的fmap完全一致，而且不需要用到FlexibleInstances这类后续扩展。另外输入Set的内容类型a不需要Ord约束，因为我们只需要消费这个类型的元素，而不需要构建它的实例。

1993年的时候，多参数类型类（MultiParamTypeClass）还只是处于考量阶段，并未实现，当时的论文指出这个特性会因为类型歧义问题而无法工作。但在GHC 8.10版本中，按照评论建议实现的组合操作并没有出现歧义，将其应用在Data.Set Int上也能得到预期结果。

另外，使用类型等式(~)的实现也可以正常运行：

class Fmapb fb  where
  fmapb :: fb ~ f b => (a -> b) -> f a -> f b
instance Ord b => Fmapb (Set b)  where
  fmapb f xs = fromList $ Prelude.map f (toList xs)

现在我们还可以通过类型族（type family）实现类似的功能，写法相对简洁：

type family Constr (fb :: Type) :: (Type -> Type)  where
  Constr (f b) = f
type family CArg (fb :: Type) :: Type  where
  CArg (f b) = b

class Functorb fb  where
  fmapb :: (a -> CArg fb) -> ((Constr fb) a) -> fb

还有一个constrained-monads库，它通过-XRebindableSyntax扩展支持在do块中使用带约束的monad操作。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者AntC