Haskell printf hoạt động như thế nào?

An toàn kiểu của Haskell không ai sánh kịp, chỉ sau các ngôn ngữ được gõ phụ thuộc. Nhưng có một số phép thuật sâu sắc đang xảy ra với Text.Printf có vẻ khá khó hiểu.

> printf "%d\n" 3
3
> printf "%s %f %d" "foo" 3.3 3
foo 3.3 3

Điều kỳ diệu đằng sau điều này là gì? Làm cách nào để Text.Printf.printfhàm có thể nhận các đối số khác nhau như thế này?

Kỹ thuật chung được sử dụng để cho phép các đối số khác nhau trong Haskell là gì và nó hoạt động như thế nào?

(Lưu ý: một số loại an toàn dường như bị mất khi sử dụng kỹ thuật này.)

> :t printf "%d\n" "foo"
printf "%d\n" "foo" :: (PrintfType ([Char] -> t)) => t

Bí quyết là sử dụng các lớp kiểu. Trong trường hợp của printf, khóa là PrintfTypeloại kiểu. Nó không tiết lộ bất kỳ phương pháp nào, nhưng phần quan trọng là ở các loại.

class PrintfType r
printf :: PrintfType r => String -> r

Vì vậy, printfcó một kiểu trả về quá tải. Trong trường hợp tầm thường, chúng tôi không có lập luận thêm, vì vậy chúng tôi cần để có thể nhanh chóng rđến IO (). Đối với điều này, chúng tôi có ví dụ

instance PrintfType (IO ())

Tiếp theo, để hỗ trợ một số lượng biến đối số, chúng ta cần sử dụng đệ quy ở cấp cá thể. Đặc biệt, chúng ta cần một thể hiện để nếu rlà a PrintfType, thì một kiểu hàm x -> rcũng là a PrintfType.

-- instance PrintfType r => PrintfType (x -> r)

Tất nhiên, chúng tôi chỉ muốn hỗ trợ các đối số thực sự có thể được định dạng. Đó là nơi mà lớp loại thứ hai PrintfArgxuất hiện. Vì vậy, trường hợp thực tế là

instance (PrintfArg x, PrintfType r) => PrintfType (x -> r)

Đây là một phiên bản đơn giản hóa lấy bất kỳ số lượng đối số nào trong Showlớp và chỉ in chúng:

{-# LANGUAGE FlexibleInstances #-}

foo :: FooType a => a
foo = bar (return ())

class FooType a where
    bar :: IO () -> a

instance FooType (IO ()) where
    bar = id

instance (Show x, FooType r) => FooType (x -> r) where
    bar s x = bar (s >> print x)

Ở đây, barthực hiện một hành động IO được tạo đệ quy cho đến khi không còn đối số nào nữa, lúc này chúng ta chỉ cần thực thi nó.

*Main> foo 3 :: IO ()
3
*Main> foo 3 "hello" :: IO ()
3
"hello"
*Main> foo 3 "hello" True :: IO ()
3
"hello"
True

QuickCheck cũng sử dụng kỹ thuật tương tự, trong đó Testablelớp có một thể hiện cho trường hợp cơ sở Boolvà một bản đệ quy cho các hàm nhận đối số trong Arbitrarylớp.

class Testable a
instance Testable Bool
instance (Arbitrary x, Testable r) => Testable (x -> r)