让5等于10是什么意思？这不是一个赋值操作吗？

Question

如果我说let 5 = 10，为什么5 + 1返回的是6而不是11？

- user2763173

---

一个直接的答案可能是“因为你不能重新定义5是什么”。但是，我实际上对于写下let 5 = 10竟然是可能的感到相当惊讶！ - duplode

你可以通过对 + 进行“重载”来实现：let 1+1=3 in 1+1 ;)。 - Random Dev

顺便说一下，我认为 let 5 = 10 中的 5 仍然是一个模式（只是永远不会匹配），因此它不会绑定任何内容（就像 let (x,5) = (6,6) 中的 5 一样）。 - Random Dev

@Carsten Indeed -- 这正是报告第四章所说的，如果我正确解析的话。 - duplode

Prelude> :set -XBangPatterns 表示开启了 BangPatterns 扩展。然后 Prelude> let !5 = 10 会产生异常 *** Exception: <interactive>:9:5-11: Non-exhaustive patterns in pattern binding，这是因为在模式匹配时没有覆盖到所有情况，而惰性计算隐藏了这个失败的匹配，导致你的误解得以继续存在。 - Thomas M. DuBuisson

Answer 1

当你说

let 5 = 10

这不是对5的重新定义，而是模式匹配，就像你说的那样。

foo 5 = undefined
 ... foo 10 ...

如果模式匹配失败，则该模式将无法匹配。

在let表达式中，匹配是惰性的。这意味着只有当由其绑定的变量被评估时才会进行匹配。这使我们能够编写以下内容：

 let foo = undefined in 10

在你的表达式中，没有变量被绑定，所以此模式永远不会匹配。或许在let绑定中，没有任何变量的这种模式是毫无意义的，应该由编译器检测并报错，但语言本身并未禁止这种用法。

- n. m.

---

值得安慰的是，let (5,x) = (10,True) in x 会提示错误信息 *** Exception: <interactive>:2:5-21: Irrefutable pattern failed for pattern (5, x)。 - pigworker

这对于let绑定来说有些愚蠢，但并非所有情况都是如此：例如only5 xs = [5 | 5 <- xs]是有意义的（如果你接受列表推导式可能失败的话）。 - effectfully

@user3237465 是的，我只是指让绑定。正在更新。 - n. m.

pigworker: 而且 let (~5,x) = (10,True) in x 之所以返回 True，仅仅是因为我们明确告诉编译器假设 5 模式匹配成功。 - rampion

类似情况：let [] = [1,2] in True - rampion

Answer 2

基本上，

let 5 = 10 in ...

等同于

case 10 of ~5 -> ...

请注意~符号，它标记了一个惰性模式或不可反驳模式。这是一个匹配任何内容的模式，并且将匹配推迟到某个变量被实际要求的时候。在模式5中没有变量，因此什么也不会发生。

这种情况几乎没有用处，并且可以认为编译器应该在此处发出警告。

为了说明惰性模式的含义，请考虑以下内容：

case f 3 of
  (x,y) -> g 10 x y

f 3先被评估（到WHNF），暴露出对偶构造函数。然后，x,y绑定到（尚未评估的）对组分量。最后，计算g 10，将结果应用于x（现在可能需要），然后应用于y（可能导致要求x或y）。

相比之下，

case f 3 of
  ~(x,y) -> g 10 x y

不是从评估 f 3 开始。相反，x 绑定到未评估的 fst (f 3)，y 绑定到未评估的 snd (f 3)。我们改为从评估 g 10 开始。然后，将其应用于 x：这可能会导致需要 x，从而触发对 f 3 的评估。然后，将结果应用于 y，引起类似的评估。大多数实现实际上会在 x 和 y 之间共享 f 3 的结果，以便最多计算一次。

- chi

---

类似的模式匹配可以很有用。特别是，写catch m $ \ ~MyException -> ...并不罕见，其中非绑定惰性模式匹配是提供异常类型的便捷方式。但在这种情况下使用数字字面量似乎有些牵强。 - dfeuer

Answer 3

正如 @n.m. 所说，你正在进行模式匹配。以下是一些示例。

模式匹配可以成功

Prelude> let (a, 10) = (15, 10) in a
15

或失败。

Prelude> let (a, 10) = (15, 15) in a
*** Exception: <interactive>:5:5-22: Irrefutable pattern failed for pattern (a, 10)

由于 Haskell 是惰性的，如果您不使用结果值，则代码将成功。这基本上就是您正在做的事情：

Prelude> let (a, 10) = (15, 15) in "Something else"
"Something else"

请注意，类型仍需要进行检查：

Prelude> let (a, 10, 999) = (15, 15) in "Something else"

<interactive>:7:20: error:
    • Couldn't match expected type ‘(t, Integer, Integer)’
                  with actual type ‘(Integer, Integer)’
    • In the expression: (15, 15)
      In a pattern binding: (a, 10, 999) = (15, 15)
      In the expression: let (a, 10, 999) = (15, 15) in "Something else"
    • Relevant bindings include a :: t (bound at <interactive>:7:6)

- Teodor

---

由于Haskell是惰性的，如果您不使用结果值，则代码将成功。值得一提的是，默认情况下，let绑定也会惰性匹配。case (15, 15) of { (a, 10) -> "Something else" }会崩溃，而case (15, 15) of { ~(a, 10) -> "Something else" }（由于惰性匹配，等同于您的第三个示例）会成功。 - duplode

@duplode，我认为在let和where中使用惰性默认值是一个不好的主意，这也是感叹号模式有时会令人困惑的原因。 - dfeuer

@dfeuer 那绑定到无限列表怎么办？例如 let nats = [1..] in takeWhile isOkay nats - Teodor

@Teodor，我指的是let和where中LHS上的模式，而不是简单的变量绑定。我认为let p = e1 in e2应该与case e1 of p -> e2完全相同，无论p长什么样子。不幸的是，在Haskell中无法修复这个问题，但希望未来的语言会考虑按照我的方式处理它。 - dfeuer

@dfeuer 谢谢您的澄清。我同意您的观点。 - Teodor