Haskell Typeclass中定义多态Num输出函数报错原因及解决方案

报错原因 #

你定义的Exclass类型类中，exFunc的签名(Num a) => c -> a隐含了全称量词约束forall a. Num a => c -> a，该签名的含义是：对于调用方指定的任意属于Num类型类的类型a，exFunc都必须能返回该类型的值。
而你编写的Extype b实例中，封装值x的类型是固定的b，由实例头部的Num b约束绑定，属于Extype的类型参数。直接返回x相当于要求调用方选择的a必须等于b，但编译器无法保证所有调用场景下a和b都一致，因此抛出类型不匹配错误。

与foldr的场景差异 #

foldr :: Foldable t => (a -> b -> b) -> b -> t a -> b的签名同样是全称量词约束，所有类型变量a、b均由调用方指定。当你传入类型为a -> a -> a的函数作为累加器时，等价于调用方主动将类型变量b选定为与a相同的类型，只要后续传入的初始值、容器元素类型都匹配该选择，编译器就会通过校验。
该场景与你的问题逻辑完全相反：你当前是作为exFunc的实现方，需要满足调用方所有可能的类型选择，而非由你固定类型要求调用方适配。

可行解决方法 #

以下两种方案均不需要使用高阶多参数类型类、功能依赖等扩展特性：

• 方案1：调整实例约束，增加类型转换逻辑
  如果你的需求确实是exFunc可以返回任意Num类型的结果，只需要将实例的约束从Num b调整为Integral b，配合fromIntegral方法实现跨类型转换即可：

instance (Integral b) => Exclass (Extype b) where
    exFunc (Extype x) = fromIntegral x

fromIntegral的签名为(Integral a, Num b) => a -> b，刚好可以将任意Integral类型的x转为调用方指定的任意Num类型值。
如果必须保留实例的Num b约束，无额外扩展的前提下无法实现该需求，因为Num类型类本身没有定义将实例值转为任意其他Num类型的方法。

• 方案2：调整类型类签名匹配实际需求
  如果你的实际需求是exFunc返回的Num类型与Extype封装的类型一致，而非任意Num类型，可以修改类型类的定义，将返回值类型与类型类参数绑定：

class Exclass c where
    exFunc :: (Num a) => c a -> a

newtype Extype a = Extype a

instance Num b => Exclass Extype where
    exFunc (Extype x) = x

该方案完全兼容Haskell98标准，不需要启用任何额外扩展。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者w41g87