Haskell中(fmap.fmap) func与fmap(fmap func)返回类型差异疑问

问题核心原因：函数优先级与泛型参数的实例选择差异 #

你看到的类型签名一致只是泛型层面的一致，实际因为两个写法的参数绑定逻辑不同，编译器为泛型的Functor选择了完全不同的实例，最终导致返回类型不同。

先理清两个写法的实际执行逻辑 #

Haskell中函数应用的优先级高于所有运算符，我们把两个定义展开就一目了然：

1. fileChars的展开

   原定义：

   fileChars = fmap (fmap length) . safeLoad
   

   等价于：

   fileChars fp = fmap (fmap length) (safeLoad fp)
   

   这里fmap (fmap length)作用的目标是safeLoad fp的返回值，也就是IO (Either IOException String)类型的值：

   • 第一层fmap对应IO的Functor实例，把内层的fmap length作用到Either IOException String上
   • 第二层fmap对应Either IOException的Functor实例，把length作用到最内层的String上
   • 最终得到的就是IO (Either IOException Int)，保留了Either的错误结构。

2. fileChars'的展开

   原定义：

   fileChars' = (fmap.fmap) length safeLoad
   

   等价于：

   fileChars' = (fmap (fmap length)) safeLoad
   -- 进一步因为函数类型(-> FilePath)本身是Functor，fmap对函数来说就是组合，所以等价于：
   fileChars' fp = fmap length (safeLoad fp)
   

   这里(fmap.fmap) length作用的目标是safeLoad这个函数本身，所以两层Functor的实例完全变了：

   • 第一层fmap对应(-> FilePath)（函数类型）的Functor实例，本质就是函数组合
   • 第二层fmap对应IO的Functor实例，把length直接作用到IO包裹的Either IOException String上
   • 而Either e本身是Foldable类型类的实例，length对Either求值时，Left _返回0，Right _返回1，直接抹掉了Either结构得到Int
   • 最终返回的就是IO Int。

为什么ghci里看两个函数的类型签名完全一致？ #

因为ghci输出的是泛型签名：

ghci> :t (fmap (fmap length))
(fmap (fmap length))
  :: (Functor f1, Functor f2, Foldable t) =>
     f1 (f2 (t a)) -> f1 (f2 Int)

这里的f1、f2都是泛型参数，具体选哪个实例完全取决于你传入的参数：

• fileChars里传入的是IO (Either ...)类型的值，所以f1=IO、f2=Either IOException
• fileChars'里传入的是FilePath -> IO (...)类型的函数，所以f1=(->) FilePath、f2=IO
  实例选择不同，最终的返回类型自然就不一样了。

验证小测试 #

如果你把fileChars'的定义改成加函数组合的版本：

fileChars' = (fmap.fmap) length . safeLoad

它的返回类型就会和fileChars完全一致，都是IO (Either IOException Int)。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者vijaicv