一看就懂的 Haskell 教程 - 标准库类型类

一、Haskell标准库类型类的官方查阅渠道

Haskell标准库的类型类主要集中在 base 包中，以下是获取完整类型类清单的权威途径：

1. 官方文档（最全面）

• 核心入口 ：Haskell base 包文档（选择对应版本，如base-4.19.0.0，这是GHC 9.8的默认版本）；

• 分类导航：点击文档中的「Modules」，核心类型类分布在以下模块中：

  模块名	核心类型类	用途
  Prelude	Eq、Ord、Show、Read、Num、Functor、Monad等	预加载核心类型类（无需导入）
  Data.Eq	Eq	相等性判断
  Data.Ord	Ord、Ordering	大小比较
  Data.Foldable	Foldable	可折叠容器（遍历/聚合）
  Data.Traversable	Traversable	可遍历容器（带副作用映射）
  Control.Monad	Monad、MonadPlus、MonadIO等	单子（顺序计算）
  Control.Applicative	Applicative、Alternative	应用函子（多参数映射）
  Data.Functor	Functor、Contravariant	函子（单参数映射）
  Numeric.Num	Num、Fractional、Integral等	数值运算
  Data.Semigroup	Semigroup	半群（结合律二元操作）
  Data.Monoid	Monoid	幺半群（半群+单位元）

2. GHCi交互式查询

在GHCi中可直接查询类型类的定义、实例和文档：

-- 1. 查看类型类的定义（如Functor）
ghci> :info Functor
class Functor (f :: * -> *) where
  fmap :: (a -> b) -> f a -> f b
  (<$) :: a -> f b -> f a
  {-# MINIMAL fmap #-}
        -- Defined in 'GHC.Base'
instance Functor [] -- Defined in 'GHC.Base'
instance Functor Maybe -- Defined in 'GHC.Base'
...

-- 2. 查看类型类的Haddock文档（需联网）
ghci> :doc Functor

3. 离线文档

安装Haskell平台后，可通过以下命令生成本地文档：

# 生成base包的本地HTML文档
cabal haddock base --html
# 或用stack
stack haddock base

生成的文档会保存在本地目录，可离线浏览所有类型类。

二、Haskell标准库核心类型类全分类解析

base 包中的类型类可按"功能场景"分为8大类，以下是完整核心清单 + 核心用途解析：

1. 基础行为类（Prelude默认加载）

类型类	核心方法	核心用途	典型实例
Eq	(==)、(/=)	判断两个值是否相等	Int、String、Maybe a
Ord	compare、<、<=等	大小比较（排序/查找）	所有Eq实例 + 可比较类型
Show	show、showList	类型转字符串（序列化）	几乎所有标准类型
Read	readsPrec、readList	字符串转类型（反序列化）	几乎所有标准类型
Enum	succ、pred、enumFrom	枚举类型（连续值生成）	Int、Char、Bool
Bounded	minBound、maxBound	有上下界的类型	Int、Bool、Char

2. 数值运算类（Numeric模块）

类型类	核心方法	核心用途	典型实例
Num	(+)、(-)、(*)、fromInteger	基础数值运算	Int、Double、Integer
Fractional	(/)、fromRational	分数运算（除法）	Double、Float、Rational
Floating	sin、cos、exp等	浮点数专用运算	Double、Float
Integral	div、mod、toInteger	整数专用运算	Int、Integer
Real	toRational	实数转换（连接整数/分数）	Int、Double、Rational
RealFrac	properFraction	实数转分数（取整/小数部分）	Double、Float
RealFloat	floatRadix、exponent	浮点数底层操作	Double、Float

3. 函子类（Functor体系）

类型类	核心方法	核心用途	典型实例
Functor	fmap、<$>	单参数容器映射（无副作用）	[]、Maybe、IO、Either e
Contravariant	contramap	逆变函子（反向映射）	Predicate、Comparison
Applicative	pure、<*>	多参数容器映射（无依赖）	[]、Maybe、IO
Alternative	empty、`<	>`	Applicative的"可选/多值"扩展
Monad	(>>=)、return	单子（顺序依赖计算）	[]、Maybe、IO、Either e
MonadPlus	mzero、mplus	Monad的"可选/多值"扩展	[]、Maybe
MonadIO	liftIO	嵌入IO操作的Monad	IO、ReaderT r IO
MonadReader	ask、local	只读环境的Monad	Reader r
MonadWriter	tell、listen	写日志的Monad	Writer w
MonadState	get、put	带状态的Monad	State s

4. 容器遍历/聚合类

类型类	核心方法	核心用途	典型实例
Foldable	foldMap、foldr	容器折叠（聚合/遍历）	[]、Maybe、Tree、Map k
Traversable	traverse、sequenceA	带副作用的容器遍历	[]、Maybe、Tree
Traversable1	traverse1	非空容器的Traversable	NonEmpty、Vector

5. 代数结构类（Semigroup/Monoid）

类型类	核心方法	核心用途	典型实例
Semigroup	(<>)	结合律二元操作（无单位元）	String、[a]、Sum Int
Monoid	mempty、mappend	幺半群（Semigroup + 单位元）	String、[a]、Sum Int
Group	invert	群（Monoid + 逆元）	Sum Int、Product Int

6. 函数操作类

类型类	核心方法	核心用途	典型实例
Arrow	arr、(>>>)	箭头（函数的抽象扩展）	(->)、Kleisli m
Applicative	（同前）	函数作为容器的多参数映射	(->) r
Monad	（同前）	函数作为容器的顺序计算	(->) r

7. 错误处理类

类型类	核心方法	核心用途	典型实例
MonadError	throwError、catchError	带错误处理的Monad	Either e、ExceptT e m
Exception	toException、fromException	异常类型（IO错误）	IOException、ArithException

8. 其他实用类

类型类	核心方法	核心用途	典型实例
IsString	fromString	字符串字面量转换（OverloadedStrings扩展）	String、Text、ByteString
Generic	from、to	泛型编程（自动派生实例）	所有自定义数据类型
Lift	lift	模板Haskell中的类型提升	基本类型、容器类型

三、关键补充说明

1. "所有类型类"的范围界定

• 标准库核心 ：上述清单覆盖了base包中99%的常用类型类，是Haskell编程的核心基础；
• 扩展类型类 ：部分类型类（如MonadTrans、MonadCont）在transformers包中，属于标准库的扩展，需手动导入；
• 自定义类型类 ：开发者可基于上述设计模式自定义类型类（如业务相关的ToJSON/FromJSON在aeson包中）。

2. 学习优先级建议

无需一次性掌握所有类型类，按以下顺序学习：

1. 基础类（Eq/Ord/Show/Read）→ 数值类（Num/Fractional）→ 函子类（Functor/Applicative/Monad）；
2. 容器类（Foldable/Traversable）→ 代数结构类（Semigroup/Monoid）→ 高级Monad（MonadReader/MonadState）。