6.11.7. Частичные сигнатуры типов

6.11.7.1.1. Подстановочные знаки типов

Подстановочные знаки, встречающиеся в части монотипа (тау) сигнатуры типа, называются подстановочными знаками типов (слово «тип» часто опускают, поскольку это вид подстановочного знака по умолчанию). Подстановочные знаки типов могут быть инстанцированы любым монотипом, например Bool или Maybe [Bool], в том числе функциями и типами высших порядков, такими как (Int -> Bool) или Maybe.

not' :: Bool -> _
not' x = not x
-- Inferred: Bool -> Bool

maybools :: _
maybools = Just [True]
-- Inferred: Maybe [Bool]

just1 :: _ Int
just1 = Just 1
-- Inferred: Maybe Int

filterInt :: _ -> _ -> [Int]
filterInt = filter -- has type forall a. (a -> Bool) -> [a] -> [a]
-- Inferred: (Int -> Bool) -> [Int] -> [Int]

Например, первый подстановочный знак в сигнатуре типа not' приведёт к следующему сообщению об ошибке:

Test.hs:4:17: error:
    • Found type wildcard ‘_’ standing for ‘Bool’
      To use the inferred type, enable PartialTypeSignatures
    • In the type signature:
        not' :: Bool -> _
    • Relevant bindings include
        not' :: Bool -> Bool (bound at Test.hs:5:1)

Если подстановочный знак не инстанцирован монотипом, он обобщается, то есть заменяется новой переменной типа. Например:

foo :: _ -> _
foo x = x
-- Inferred: forall t. t -> t

filter' :: _
filter' = filter -- has type forall a. (a -> Bool) -> [a] -> [a]
-- Inferred: (a -> Bool) -> [a] -> [a]

6.11.7.1.2. Именованные подстановочные знаки

NamedWildCards

Начиная с:

7.10.1

Статус:

Включено в GHC2024, GHC2021

Разрешает давать имена подстановочным знакам (например, _x) в сигнатурах типов.

Подстановочным знакам типов также можно дать имя, добавив к подчёркиванию идентификатор, то есть _a. Они называются именованными подстановочными знаками. Все вхождения одного и того же именованного подстановочного знака в пределах одной сигнатуры типа унифицируются с одним и тем же типом. Например:

f :: _x -> _x
f ('c', y) = ('d', error "Urk")
-- Inferred: forall t. (Char, t) -> (Char, t)

Именованный подстановочный знак заставляет типы аргумента и результата совпадать. Без сигнатуры GHC вывел бы forall a b. (Char, a) -> (Char, b). Именованный подстановочный знак можно упоминать в ограничениях, если он также встречается в части монотипа сигнатуры типа, чтобы гарантировать его унификацию с каким-либо типом:

somethingShowable :: Show _x => _x -> _
somethingShowable x = show x
-- Inferred type: Show a => a -> String

somethingShowable' :: Show _x => _x -> _
somethingShowable' x = show (not x)
-- Inferred type: Bool -> String

Кроме подстановочного знака дополнительных ограничений (см. Подстановочный знак дополнительных ограничений), в ограничениях могут встречаться только именованные подстановочные знаки, например _x в Show _x.

Если включён ScopedTypeVariables, область видимости именованных подстановочных знаков сигнатуры функции распространяется на тело функции так же, как у явно объявленных через forall переменных типов (Переменные типов с лексической областью видимости), даже если явного forall нет. Например:

f :: _a -> _a
f x = let g :: _a -> _a
          g = ...
      in ...

Здесь именованный подстановочный знак _a имеет область видимости в теле f и тем самым связывает вхождения _a в сигнатуре g. Все четыре вхождения обозначают один и тот же тип.

Именованные подстановочные знаки не следует путать с переменными типов. Несмотря на синтаксическое сходство, именованные подстановочные знаки могут унифицироваться с монотипами, а также обобщаться (и вести себя как переменные типов).

В первом примере выше _x обобщается (и фактически заменяется новой переменной типа a). Во втором примере _x унифицируется с типом Bool, а поскольку Bool реализует класс типов Show, ограничение Show Bool можно упростить и удалить.

По умолчанию GHC (как предписывает стандарт Haskell 2010) разбирает идентификаторы, начинающиеся с подчёркивания в типе, как переменные типов. Чтобы считать их именованными подстановочными знаками, необходимо включить расширение NamedWildCards. В приведённом ниже примере показан эффект.

foo :: _a -> _a
foo _ = False

Компиляция этой программы без включения NamedWildCards приводит к следующему сообщению об ошибке: переменная типа _a не соответствует фактическому типу Bool.

Test.hs:5:9: error:
    • Couldn't match expected type ‘_a’ with actual type ‘Bool’
      ‘_a’ is a rigid type variable bound by
        the type signature for:
          foo :: forall _a. _a -> _a
        at Test.hs:4:8
    • In the expression: False
      In an equation for ‘foo’: foo _ = False
    • Relevant bindings include foo :: _a -> _a (bound at Test.hs:5:1)

Компиляция этой программы с включёнными NamedWildCards и PartialTypeSignatures приводит к следующему сообщению об ошибке, в котором указан выведенный тип именованного подстановочного знака _a.

Test.hs:4:8: warning: [-Wpartial-type-signatures]
    • Found type wildcard ‘_a’ standing for ‘Bool’
    • In the type signature:
        foo :: _a -> _a
    • Relevant bindings include
        foo :: Bool -> Bool (bound at Test.hs:5:1)

6.11.7.1.3. Подстановочный знак дополнительных ограничений

Третий вид подстановочного знака — это подстановочный знак дополнительных ограничений. Его наличие указывает, что во время проверки типов может быть выведено произвольное количество дополнительных ограничений, которые будут добавлены в сигнатуру типа. В приведённом ниже примере подстановочный знак дополнительных ограничений используется для вывода трёх дополнительных ограничений.

arbitCs :: _ => a -> String
arbitCs x = show (succ x) ++ show (x == x)
-- Inferred:
--   forall a. (Enum a, Eq a, Show a) => a -> String
-- Error:
Test.hs:5:12: error:
    Found constraint wildcard ‘_’ standing for ‘(Show a, Eq a, Enum a)’
    To use the inferred type, enable PartialTypeSignatures
    In the type signature:
      arbitCs :: _ => a -> String

Подстановочный знак дополнительных ограничений не должен мешать программисту заранее перечислить ограничения, которые ему известны или которые он хочет указать, например:

-- Also a correct partial type signature:
arbitCs' :: (Enum a, _) => a -> String
arbitCs' x = arbitCs x
-- Inferred:
--   forall a. (Enum a, Show a, Eq a) => a -> String
-- Error:
Test.hs:9:22: error:
    Found constraint wildcard ‘_’ standing for ‘()’
    To use the inferred type, enable PartialTypeSignatures
    In the type signature:
      arbitCs' :: (Enum a, _) => a -> String

Подстановочный знак дополнительных ограничений также может привести к тому, что дополнительные ограничения не будут выведены, например:

noCs :: _ => String
noCs = "noCs"
-- Inferred: String
-- Error:
Test.hs:13:9: error:
    Found constraint wildcard ‘_’ standing for ‘()’
    To use the inferred type, enable PartialTypeSignatures
    In the type signature:
      noCs :: _ => String

Поскольку одного подстановочного знака дополнительных ограничений достаточно для вывода любого количества ограничений, в сигнатуре типа допускается только один такой знак, и он должен стоять последним в списке ограничений.

Подстановочным знакам дополнительных ограничений нельзя давать имена.