haskell - 未装箱类型的限制

Question

我想知道为什么 Haskell 中的未装箱类型有这些限制:

1. 您无法为未装箱类型定义新类型:

   newtype Vec = Vec (# Float#, Float# #)
   

   但你可以定义类型同义词:

   type Vec = (# Float#, Float# #)
   

2. 类型系列无法返回未装箱的类型:

   type family Unbox (a :: *) :: # where
       Unbox Int    = Int#
       Unbox Word   = Word#
       Unbox Float  = Float#
       Unbox Double = Double#
       Unbox Char   = Char#
   

这背后是否有一些根本原因，或者只是因为没有人要求此功能？

Answer 1

Haskell 中的参数多态性依赖于 t :: * 的所有值类型统一表示为指向运行时对象的指针。因此，相同的机器代码适用于多态值的所有实例。

对比 Rust 或 C++ 中的多态函数。例如，那里的恒等函数仍然具有类似于 forall a. a -> a 的类型。 ，但由于 a 的值不同类型可能有不同的大小，编译器必须为每个实例生成不同的代码。这也意味着我们无法在运行时框中传递多态函数:

data Id = Id (forall a. a -> a)

因为这样的函数必须能够正确地处理任意大小的对象。它需要一些额外的基础设施来允许此功能，例如我们可能需要运行时 forall a. a -> a函数需要额外的隐式参数，这些参数携带有关 a 的大小和构造函数/析构函数的信息值(value)观。

现在，newtype Vec = Vec (# Float#, Float# #) 的问题即使 Vec有样* ，需要某些 t :: * 值的运行时代码无法处理它。它是一对堆栈分配的 float ，而不是指向 Haskell 对象的指针，将其传递给期望 Haskell 对象的代码会导致段错误或错误。

一般(# a, b #)不一定是指针大小的，因此我们不能将其复制到指针大小的数据字段中。

类型家庭返回#由于相关原因，不允许使用类型。考虑以下因素:

type family Foo (a :: *) :: # where
  Foo Int = Int#
  Foo a   = (# Int#, Int# #)

data Box = forall (a :: *). Box (Foo a)

我们的Box是不可表示的运行时，因为 Foo a对于不同的 a 有不同的尺寸-s。一般来说，多态性超过 #需要为不同的实例化生成不同的代码，就像在 Rust 中一样，但这与常规参数多态性相互作用很差，并使多态值的运行时表示变得困难，因此 GHC 不关心这些。

(并不是说不可能设计出可用的实现)