Haskell 返回类型多态性

Question

我有以下数据结构:

data TempUnit = Kelvin Float
              | Celcius Float
              | Fahrenheit Float

我想实现一个将温度从开尔文转换为另一个单位的函数。如何将返回类型单元传递给函数？

Answer 1

一种方法是为不同的温度单位使用 3 种不同的类型，然后使用类型类将它们“联合”为温度，例如

newtype Kelvin = Kelvin Float
newtype Celcius = Celcius Float
newtype Fahrenheit = Fahrenheit Float

class TempUnit a where
   fromKelvin :: Kelvin -> a
   toKelvin :: a -> Kelvin

instance TempUnit Kelvin where
   fromKelvin = id
   toKelvin = id

instance TempUnit Celcius where
   fromKelvin (Kelvin k) = Celcius (k - 273.15)
   toKelvin (Celcius c) = Kelvin (c + 273.15)

instance TempUnit Fahrenheit where
   fromKelvin (Kelvin k) = Fahrenheit ((k-273.15)*1.8 + 32)
   toKelvin (Fahrenheit f) = Kelvin ((f - 32)/1.8 + 273.15

现在您可以使用 toKelvin/fromKelvin并且将根据(推断的)返回类型选择适当的实现，例如

absoluteZeroInF :: Fahrenheit 
absoluteZeroInF = fromKelvin (Kelvin 0)

(请注意使用 newtype 而不是 data ，这与 data 相同，但没有额外构造函数的运行时成本。)

该方法提供任意转换函数convert :: (TempUnit a, TempUnit b) => a -> b自动:convert = fromKelvin . toKelvin 。在这一点上，这需要编写处理任意温度的函数的类型签名 TempUnit a => ... a约束而不仅仅是简单的 TempUnit .

<小时/>

还可以使用“哨兵”值，否则该值将被忽略，例如

fromKelvin :: TempUnit -> TempUnit -> TempUnit
fromKelvin (Kelvin _) (Kelvin k) = Kelvin k
fromKelvin (Celcius _) (Kelvin k) = Celcius (k - 273.15)
fromKelvin (Fahrenheit _) (Kelvin k) = Fahrenheit (...)

(这可能通过 @seliopou 建议的方法更好地完成:分解一个单独的 Unit 类型。)

可以像这样使用:

-- aliases for convenience
toC = Celcius 0
toK = Kelvin 0
toF = Fahrenheit 0

fromKelvin toC (Kelvin 10)
fromKelvin toF (Kelvin 10000)

请注意，此方法不是类型安全:尝试转换 Celcius 100 时会发生什么与 fromKelvin ？ (即 fromKelvin toF (Celcius 100) 的值是多少？)

<小时/>综上所述，最好在一个单位上进行内部标准化，并且仅在输入和输出上转换为其他单位，即只有读取或写入温度的函数需要担心转换，其他一切都可以使用(例如) Kelvin .