Haskell中的do块是否会隐式地强制类型转换？

Question

我的问题与另一个问题的答案有关：https://dev59.com/hWbWa4cB1Zd3GeqPas0U#11766789 在他的答案中，ertes写下了以下类型签名。

select :: [a] -> [(a, [a])]

然而，当实际使用select时，ertes会在do块中写入以下内容。

(y, ys) <- select xs

请帮我解释一下元组 (y, ys) 如何匹配 select 函数的返回类型，即 [(a, [a])]。Haskell 是否在某个时候对类型进行了强制转换？（Haskell 是否曾经进行过类型强制转换？）<- 是从 select 返回的列表单子中提取类型为 (a, [a]) 的元组吗？

谢谢， Max

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@Lee 提醒新手在尝试理解类型之前要进行 desugar。展开语法糖后，问题函数看起来像这样：

select xs >>= \(y, ys) -> fmap (y:) (perms (n - 1) ys)

对于列表，xs >>= f = concat (map f xs)。因此，在这个上下文中更好地解读 (y, ys) 是将要映射到列表上的函数的签名。

- cyclotropic

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select 返回一个列表。如果你写 a <- select xs，那么 a 就是 select xs 的每个元素。如果之后你写了 func a，那么这个的结果就是将 func 应用于 select xs 中的每个元素得到的结果。这就是列表单子的定义方式。a <- select xs; func a 和 select xs >>= func 是一样的。对于列表绑定操作的定义为: m >>= f = concat (map f m)，所以你可以写成 map func (select xs)。在 Haskell 中没有类型强制转换。 - user2407038

@user2407038 这里有一点小技术细节；a 不是指代 '每个元素'，而是表示列表中的一个（任意但具体的）元素。 - Justin L.

Answer 1

在 do 表示法中，

do x1 <- action1
   action2

被翻译成 action1 >>= \x1 -> action2

这意味着如果action1是某个单子m的类型m a，那么x1的类型为a。它并不是在强制转换类型，而是从单子操作action1中“解包”值，并将其绑定到x1上。

- Lee

Answer 2

(y, ys) 的类型为 (b, c)

select 的返回类型为 [(a, [a])]

在 <- 中，类型实际上是 d 和 Monad m => m d。因此我们可以写出以下类型相等:

(b, c) ~ d
[(a, [a])] ~ Monad m => m d

解决问题很容易。首先将第一个方程中的d替换为第二个方程：

[(a, [a])] ~ Monad m => m (b, c)

现在我将使用一种[]类型构造函数的前缀形式来查看正在发生的事情（它并不是有效的Haskell，但你应该能够理解）：

[] (a, [a]) ~ Monad m => m ( b, c)

So

m ~ []
(a, [a]) ~ (b, c)

此时编译器会检查是否存在 instance Monad [a]。其余部分很容易：

a ~ b
[a] ~ c

- nponeccop

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[] (a, [] a) 实际上是有效的 Haskell，甚至可以使用 [] ((,) a ([] a)) 如果你喜欢的话。 - Jon Purdy

哦，我不知道 [] 的类型构造函数也可以像值构造函数一样使用。 - nponeccop

是的，我也很惊讶地发现了这一点。这无疑使得解释列表单子变得更容易了。 - Jon Purdy