Haskell使用>>运算符后无法推断Writer Monad返回类型的原因

代码示例 #

import Control.Monad.Writer

class Foo c where
    fromInt :: Int -> c

instance Foo [Int] where
    fromInt n = [n]

instance (Monoid c, Foo c) =>  Foo (Writer c ()) where
    fromInt d = writer ((), fromInt d)

onetwo :: Writer [Int] ()
onetwo = fromInt 1 >> fromInt 2

编译错误信息 #

Ambiguous type variable `a0' arising from a use of `fromInt' prevents the constraint 
`(Foo (WriterT [Int] Data.Functor.Identity.Identity a0))' 
from being solved.

问题原因解释 #

核心问题出在类型推断的顺序和实例定义的特异性上：

1. fromInt的类型签名是Int -> c，编译器处理fromInt 1时，只知道返回类型c需要满足Foo c，同时因为后面用了>>（Monad操作符），c还得是Monad实例。
2. 你定义的Foo (Writer c ())实例是针对特定类型的——它只给Writer c ()（即返回值为()的Writer Monad）实现了Foo，但这个()是实例的一部分，不是fromInt签名的约束。
3. 编译器在推断时，会先把fromInt 1的类型暂定为Writer [Int] a0（因为onetwo的类型是Writer [Int] ()），但它不知道a0必须是()——它看不到实例里的这个限定，除非你明确告知。此时编译器无法确定a0的取值，就会抛出类型歧义错误。

简单说：编译器需要先确定Writer的返回值类型a0，才能匹配你定义的Foo (Writer c ())实例；但它又没有足够的线索从代码里直接推断出a0就是()，于是陷入了推断循环。

解决方法 #

有几种常见的修复方式：

• 给调用加类型注解：明确指定fromInt的返回类型

  onetwo :: Writer [Int] ()
  onetwo = (fromInt 1 :: Writer [Int] ()) >> (fromInt 2 :: Writer [Int] ())
  

• 使用TypeApplications扩展：直接指定实例的类型参数

  {-# LANGUAGE TypeApplications #-}
  
  onetwo :: Writer [Int] ()
  onetwo = fromInt @(Writer [Int] ()) 1 >> fromInt @(Writer [Int] ()) 2
  

• 修改类型类定义：把返回类型的单元约束写到类签名里

  class Monad m => Foo m where
      fromInt :: Int -> m ()
  
  instance Foo [] where
      fromInt n = [n]
  
  instance (Monoid c, Foo c) => Foo (Writer c) where
      fromInt d = writer ((), fromInt d)
  

内容的提问来源于stack exchange，提问作者141592653