haskell - 空列表测试中的歧义类型变量

Question

考虑以下代码片段，它定义了一个函数 foo，该函数接收一个列表并对列表执行一些操作(如排序)。
我尝试在 ghci 中加载代码段:

-- a function which consumes lists and produces lists
foo :: Ord a => [a] -> [a]
foo [] = []
foo (x:xs) = xs

test1 = foo [1, 2, 3] == [2, 3]
test2 = null $ foo []

但出现以下错误:

No instance for (Ord a0) arising from a use of ‘foo’
    The type variable ‘a0’ is ambiguous
    Note: there are several potential instances:
      instance (Ord a, Ord b) => Ord (Either a b)
        -- Defined in ‘Data.Either’
      instance forall (k :: BOX) (s :: k). Ord (Data.Proxy.Proxy s)
        -- Defined in ‘Data.Proxy’
      instance (GHC.Arr.Ix i, Ord e) => Ord (GHC.Arr.Array i e)
        -- Defined in ‘GHC.Arr’
      ...plus 26 others
    In the second argument of ‘($)’, namely ‘foo []’
    In the expression: null $ foo []
    In an equation for ‘test2’: test2 = null $ foo []

问题在于表达式 test2 = null $ foo [] 。此外，从 Ord a 的类型定义中删除 foo 约束将解决问题。奇怪的是，在交互模式下输入 null $ foo [] (在加载 foo 的定义之后)工作正常并产生预期的 true 。

我需要对这种行为做出明确的解释。

Answer 1

我喜欢在“字典传递风格”中考虑类型类。签名

foo :: Ord a => [a] -> [a]

说 foo 接受一个 Ord a 方法字典，本质上作为一个参数，和一个 a 列表，并返回一个 a 列表。字典中有像 (<) :: a -> a -> Bool 和它的表兄弟这样的东西。当我们调用 foo 时，我们需要提供这样一个字典。这是由编译器隐式完成的。所以

foo [1,2,3]

将使用 Ord Integer 字典，因为我们知道 a 是 Integer 。

但是，在 foo [] 中，列表可以是任何内容的列表——没有确定类型的信息。但是我们仍然需要找到 Ord 字典来传递给 foo (虽然你的 foo 根本不使用它，但签名说它可以，这才是最重要的)。这就是为什么会出现模棱两可的类型错误。您可以手动指定类型，这将提供足够的信息来填写字典，像这样

null (foo ([] :: [Integer]))

或使用新的 TypeApplications 扩展

null (foo @Integer [])

如果您删除 Ord 约束，它会起作用，正如您所观察到的，这只是因为我们不再需要提供字典。我们不再需要知道 a 是什么特定类型来调用 foo(这对我来说感觉有点神奇:-)。

注意 foo ([] :: Ord a => [a]) 并没有消除歧义，因为不知道你要传递哪个具体的 Ord 字典；是 Ord Int 还是 Ord (Maybe String) 等？没有通用的 Ord字典，所以我们必须选择，而且这种情况下选择什么类型没有规则。而当你说 (Ord a, Num a) => [a] 时，默认指定了一种选择方式，我们选择 Integer ，因为它是 Num 类的特例。
foo [] 在 ghci 中起作用的事实是由于 ghci 的 extended defaulting 规则。一般而言，关于 type defaulting 的内容可能值得一读，这肯定不是 Haskell 最漂亮的部分，但它会在您询问的各种极端情况下出现很多。