一看就懂的 Haskell 教程 - 类型签名

类型签名是Haskell程序员与编译器沟通的核心接口，其设计兼顾严谨性 与简洁性。本章聚焦核心语法的设计逻辑，解析其背后的类型理论与工程价值。

1.1 类型标注符 `::` 的设计逻辑

::（读作"has type"）是连接程序员意图与编译器校验的桥梁，核心设计目标是显式约束 与错误拦截。

1.1.1 核心作用：声明即契约

:: 为标识符（变量/函数/表达式）绑定一个明确的类型契约。编译器会严格对比"标注类型"与"推导类型"，一旦冲突立即报错，无任何隐式转换。

ini 复制代码

age :: Int
age = 20 -- 契约达成，编译通过

-- age = "20" -- 契约违约，编译报错

1.1.2 三大应用场景

变量标注 ：消除数值类型歧义（如 Int 与 Integer），提升可读性。
ini 复制代码
```
score :: Double
score = 95.5
```
函数标注：作为"类型即文档"的接口说明，声明输入输出约束。
ini 复制代码
```
add :: Num a => a -> a -> a
add x y = x + y
```
表达式标注：解决局部类型推断歧义，为复杂表达式提供锚点。
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```
-- 明确指定 read 的目标类型为 Int
num = read "123" :: Int
```

1.1.3 与类型推断的协同

Haskell遵循**"推断优先，标注补充"原则。 :: 并非重复劳动，而是作为约束条件**存在：

若无标注，编译器自动推导最通用类型；
若有标注，编译器验证推导结果是否兼容该标注（允许特化）。

1.2 函数类型的核心：`->` 的右结合与柯里化

-> 是函数类型的核心标识，其右结合设计是Haskell函数模型的基石，完全服务于**柯里化（Currying）**特性。

1.2.1 设计本质：单参数函数的嵌套

Haskell中所有函数本质上都是单参数 的。a -> b -> c 并非接收两个参数，而是接收 a 并返回一个接收 b 返回 c 的新函数。右结合规则 a -> (b -> c) 完美表达了这一点。

1.2.2 柯里化与部分应用

该设计天然支持部分应用，让函数调用更灵活，无需专门的多参数类型语法。

rust 复制代码

-- 类型：Int -> (String -> Bool)
checkLength :: Int -> String -> Bool
checkLength n s = length s > n

-- 部分应用：传入第一个参数，得到一个新函数
check5 :: String -> Bool
check5 = checkLength 5 -- 复用 check5 逻辑

1.2.3 调用的一致性

无论是常规调用 f a b 还是分步调用 (f a) b，在类型层面完全一致，均遵循右结合解析逻辑。

1.3 多参数函数类型的设计逻辑

基于 -> 的右结合特性，多参数函数类型遵循简单直观的规则。

1.3.1 黄金规则

n个参数对应n个 -> ，最右侧为返回类型。

a -> b -> c：双参数，返回 c。
a -> b -> c -> d：三参数，返回 d。

1.3.2 带约束的多参数

在类型前添加 类型类约束 =>，限制参数类型需实现特定行为（如 Num、Eq）。

less 复制代码

-- 约束 a 必须是数值类型
sumTwo :: Num a => a -> a -> a
sumTwo x y = x + y

1.3.3 高阶函数类型

函数作为一等公民，可直接作为参数或返回值出现在类型签名中。

less 复制代码

-- (a -> b) 是函数参数，[a] 是列表参数，返回 [b]
map' :: (a -> b) -> [a] -> [b]
map' f [] = []
map' f (x:xs) = f x : map' f xs

1.4 类型占位符与歧义解决

为平衡简洁与明确，Haskell提供了 _ 占位符和针对性的歧义解决策略。

1.4.1 通配符 `_`

用于忽略无关类型细节 或标记待推断位置，简化复杂类型标注。

arduino 复制代码

-- 仅关注第一个参数是 String，忽略其余类型
getName :: (String, _, _) -> String
getName (n, _, _) = n

1.4.2 常见歧义场景与解决

数值歧义 ：100 可被推导为 Int 或 Integer。
1. 解决：n :: Int = 100
多态函数歧义 ：read "123" 可返回多种类型。
1. 解决：read "123" :: Double
复杂嵌套歧义：高阶函数嵌套导致推断链过长。
1. 解决：局部标注关键子表达式。

1.4.3 显式标注技巧

遵循最小标注原则：

只标歧义点：不为编译器已知的类型增加冗余标注。
局部优先 ：优先使用表达式标注（expr :: Type）解决局部问题，避免全局函数标注的沉重感。