Haskell（类型声明）中的“a”是什么？

Question

这可能是一个非常基本的问题，但似乎还未在SO上涉及。

最近我开始学Haskell，到目前为止类型声明主要包括以下内容：

Int
Bool
Float
etc, etc

现在我要介绍列表，看到了使用a的类型声明，比如下面这个函数遍历关联列表：

contains :: Int -> [(Int,a)] -> [a]
contains x list = [values | (key,values)<-list, x==key]

有人能解释一下这个 a 是什么以及它是如何工作的吗？观察后发现它似乎代表了每一种类型。这是否意味着我可以将任何类型的列表作为参数输入？

- buydadip

Answer 1

是的，你说得对，它代表“任意类型” - 限制在于类型签名中的所有a必须解析为相同的类型。因此，您可以输入任何类型的列表，但是当您使用contains在列表中查找值时，您查找的值必须与列表的元素具有相同的类型 - 当然这是有道理的。

- psmears

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同样重要的是，a 并不是特殊的：任何小写标识符都意味着它。它是一个类型 变量，在同一个签名中可以存在多个不同的类型变量。例如，const :: a -> b -> a 接受两个参数，每个参数的类型可以是任意类型，并返回与其第一个输入相同类型的值。 - amalloy

我明白了，这很像通用的样子。所以，我猜，在大多数情况下，“a”通常代表着我的函数并不会太多地使用或更改元素。 - buydadip

@Bolboa：是的，它与其他语言中的“泛型”概念密切相关。而且是的，如果类型是完全泛型的，则直接对值本身的处理有限。Haskell确实有一种方法可以提供更多关于类型的信息（例如，“可进行相等比较”，“可打印”，“可像数字一样处理”），这允许您在值上执行更多处理；如果您对此感兴趣，请查阅文档或教程中的“类”。 - psmears

@Bolboa 确实，例如一个函数 f :: [a] -> [a] 不能在其输出中产生任何不在其输入中的东西，因为它是“通用的”。例如 f [1,2] 不能产生 [2,3]。同样地，你的 contains 函数也无法输出任何新的内容，你可以从类型上看出来，甚至不需要查看代码。 - chi

如果你想要在谷歌上搜索相关内容，@chi所描述的被称为“参数性质”。 - Benjamin Hodgson

Answer 2

在 Haskell 中，大写字母开头的类型是具体类型（Int、Bool）或类型构造器（Maybe、Either），而小写字母开头的类型是 类型变量。一个函数在使用所有类型变量时都是隐式泛型的，因此这个例子：

contains :: Int -> [(Int, a)] -> [a]

这个是“*”的速记：

contains :: forall a. Int -> [(Int, a)] -> [a]

在C++中，forall的拼写是template：

template<typename a>
list<a> contains(int, list<pair<int, a>>);

在Java和C#中，它用尖括号拼写：

list<a> contains<a>(int, list<pair<int, a>>);

当然，在这些编程语言中，泛型类型变量通常被称为 T、U、V，而在 Haskell 中则经常被称为 a、b、c。这只是一种约定的差异。

* 这种语法是通过 GHC 中的 -XExplicitForAll 标志以及其他扩展启用的。

- Jon Purdy

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更加有用的是：-XScopedTypeVariables。此外，C++ 模板似乎本质上与 Haskell/ML/... 类型变量或甚至 Java 泛型有所不同。 - dfeuer