Haskell返回类型多态性

Question

Haskell返回类型多态性

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我有以下数据结构：

data TempUnit = Kelvin Float
              | Celcius Float
              | Fahrenheit Float

我想要实现一个将温度从开尔文转换为其他单位的函数。我该如何将返回类型的单位传递给该函数？

- SvenK

3个回答

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让我建议一种重构方法，可以帮助你更好地完成任务：

data Unit = Kelvin | Celcius | Fahrenheit
data Temp = Temp Unit Float

那么你可以轻松地做你想做的事情：

convert :: Temp -> Unit -> Temp

编辑：

如果你无法进行重构，那么你仍然可以做你想做的事情，只是稍微不太干净：

convert :: Temp -> Temp -> Temp

假设你想要将一个以Kelvin为单位的温度（用标识符t表示）转换成Celsius，你可以按照以下步骤进行：

convert t (Celcius 0)

您的convert实现将会通过匹配第二个参数来确定要进行转换的单位。

- seliopou

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在您的代码中只有一个类型，那就是 TempUnit。 Kelvin、Celcius和Fahrenheit 不是类型，它们是数据构造器。因此，您无法使用多态来在它们之间进行选择。

如果您想要使用返回类型多态性，您需要定义三种不同的类型并将它们作为同一类型类的实例。这可能看起来像这样：

newtype Kelvin = Kelvin Float
newtype Celsius = Celsius Float
newtype Fahrenheit = Fahrenheit Float

class Temperature t where
  fromKelvin :: Kelvin -> t
  toKelvin :: t -> Kelvin

instance Temperature Kelvin where
  fromKelvin = id
  toKelvin = id

instance Temperature Celsius where
  fromKelvin (Kelvin k) = Celsius $ -- insert formula here
  toKelvin (Celsius c) = Kelvin $ -- insert formula here

instance Temperature Fahrenheit where
  -- same as for Celsius

您可以通过提供类型注释（或在需要特定类型的上下文中使用结果）来选择所需的转换：

myTemp :: Celsius
myTemp = fromKelvin $ Kelvin 42

然而，这似乎并不是多态的好用法。一个更加合理的方法是使用代数数据类型TemperatureUnit，将温度表示为数字和单位的组合。这样，转换函数只需要将目标单位作为参数即可 - 不涉及多态。

- sepp2k

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可以查看英文原文，
原文链接

- huon · Accepted Answer

可以采用三种不同的类型来表示不同的温度单位，然后使用类型类将它们“合并”为温度，例如：

一种方法是使用3个单独的类型来表示不同的温度单位，然后使用类型类将它们“合并”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

现在你只需要使用toKelvin / fromKelvin，适当的实现将根据（推断出的）返回类型进行选择，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。）

该方法提供了一个任意转换函数convert :: (TempUnit a，TempUnit b) => a -> b自动执行：convert = fromKelvin . toKelvin。另外需要注意的是，这要求在处理任意温度的函数的类型签名中使用TempUnit a => ... a约束而不仅仅是普通的TempUnit。

也可以使用“哨兵”值，该值被忽略，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 (...)

（按照 @seliopou 建议的方法，最好通过拆分一个单独的 Unit 类型来完成这个操作。）

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的：尝试将Celsius 100转换为fromKelvin时会发生什么？（即fromKelvin toF(Celsius 100)的值是多少？）

所有这些都说了，最好在内部标准化一个单位，并仅在输入和输出时转换到其他单位，即只有读取或写入温度的函数需要考虑转换，其他一切都可以使用（例如）Kelvin来处理。