Haskell中如何不新增模板参数封装数据类型的通用模式

你给出的Sequence定义在标准Haskell中无法直接通过编译，因为UnFold构造器里的类型参数b没有出现在Sequence的类型参数列表中，属于未绑定的存在类型变量。要实现你要的封装效果，只需要开启ExistentialQuantification扩展修正定义，不需要额外新增顶层类型参数：

{-# LANGUAGE ExistentialQuantification #-}
data Sequence a = 
    FirstThen a (Sequence a) 
  | Repeating a 
  | forall b. UnFold b (b -> b) (b -> a)

这种写法会把UnFold内部的状态类型b完全隐藏，编译器会在你构造UnFold值的时候自动校验初始状态、步进函数、投影函数的类型匹配，构造完成后外部完全不需要感知b的存在，所有操作都能保证类型安全，不会出现你担心的非法访问内部状态导致的类型错误。

接下来可以给这个类型封装通用的操作接口，不需要针对不同构造器做特殊处理：

• 实现Functor类型类，支持通用映射操作，适用所有构造器的Sequence：

instance Functor Sequence where
  fmap f (FirstThen x s) = FirstThen (f x) (fmap f s)
  fmap f (Repeating x) = Repeating (f x)
  fmap f (UnFold s step proj) = UnFold s step (f . proj)

• 实现通用的步进函数，统一所有序列的遍历逻辑：

next :: Sequence a -> (a, Sequence a)
next (FirstThen x s) = (x, s)
next (Repeating x) = (x, Repeating x)
next (UnFold s step proj) = (proj s, UnFold (step s) step proj)

基于这个步进函数可以实现任意通用操作，比如取前n个元素、折叠、过滤等，完全不需要关心序列底层是哪种实现：

take :: Int -> Sequence a -> [a]
take 0 _ = []
take n s = let (x, s') = next s in x : take (n-1) s'

这个方案的适用性远高于针对UnFold的特殊惰性映射，所有对Sequence的操作都可以通用复用，同时完全保证类型安全。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user13507303