Haskell：如何在where子句中引用函数签名的类型变量？

先看这段可正常运行的代码：

data Test a = Test {
    sample    :: [a],
    underflow :: a,
    width     :: a,
    bounds    :: Int -> a
}

test :: Num a => [a] -> a -> a -> Test a
test sample underflow width = Test {
    sample,
    underflow,
    width,
    bounds
}
    where
        -- bounds :: Int -> a
        bounds 0 = underflow
        bounds i = width + bounds (i - 1)

main :: IO ()
main = print $ map (bounds t) [1..10]
    where t = test [1..6] 3 5

一旦取消注释where子句里的bounds :: Int -> a，代码就编译失败——因为这里的a是一个全新的类型变量，和test函数签名里的a完全不相关，编译器会认为你要给bounds指定一个和外层无关的类型，自然报错。

解决方法：使用ScopedTypeVariables扩展 #

这是最直接的解决方案，让内层where子句的类型变量能引用外层函数的类型变量：

1. 在文件顶部开启扩展：

{-# LANGUAGE ScopedTypeVariables #-}

2. 修改test函数的类型签名，用forall显式量化类型变量a，明确它的作用域：

test :: forall a. Num a => [a] -> a -> a -> Test a

3. 现在就可以取消注释bounds的类型签名了，此时这里的a和test里的a是同一个类型变量。

修改后的完整代码：

{-# LANGUAGE ScopedTypeVariables #-}

data Test a = Test {
    sample    :: [a],
    underflow :: a,
    width     :: a,
    bounds    :: Int -> a
}

test :: forall a. Num a => [a] -> a -> a -> Test a
test sample underflow width = Test {
    sample,
    underflow,
    width,
    bounds
}
    where
        bounds :: Int -> a
        bounds 0 = underflow
        bounds i = width + bounds (i - 1)

main :: IO ()
main = print $ map (bounds t) [1..10]
    where t = test [1..6] 3 5

原理说明 #

Haskell默认规则下，每个类型签名里的类型变量都是“局部”的，where子句里的类型签名会被当成独立的，所以需要ScopedTypeVariables扩展打破这个限制，通过forall把类型变量的作用域扩展到整个函数（包括where子句），这样内层就能复用外层的类型变量了。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Chirmol Studio