在Haskell中，如何将函数限制为一个数据类型的一个构造函数？

我不知道这个问题该怎么说。假设我正在尝试传递tmpfile的路径，我想捕捉一个想法，即tmpfile有不同的格式，每个函数只在其中一个上工作。这项工作：

data FileFormat
  = Spreadsheet
  | Picture
  | Video
  deriving Show

data TmpFile = TmpFile FileFormat FilePath
  deriving Show

videoPath :: TmpFile -> FilePath
videoPath (TmpFile Video p) = p
videoPath _ = error "only works on videos!"

但一定有更好的方法来编写它而不出现运行时错误，对吗？我想到了两种选择，这是：

type TmpSpreadsheet = TmpFile Spreadsheet
type TmpPicture     = TmpFile Picture
type TmpVideo       = TmpFile Video

videoPath :: TmpVideo -> FilePath

或者这个：

data TmpFile a = TmpFile a FilePath
  deriving Show

videoPath :: TmpFile Video -> FilePath

但很明显，它们不会编译。正确的方法是什么？其他一些想法，没有特别吸引人：

• 将

  TmpFile

  以格式而不是相反的方式包装，因此值是

  Video（TmpFile“test.avi”）

  等
• 制作大量独立的数据类型

  VideoTmpFile

  ，

  PictureTmpFile

  等
• 制作一个

  TmpFile

  typeclass
• 到处使用分部函数，但添加保护函数来抽象模式匹配

我也考虑过学习

-XDataKinds

扩展，但我怀疑我错过了一些没有它可以做的简单得多的事情

编辑：我今天学到了很多！我尝试了下面概述的两种方法（

datatypes

和phantom类型，它们都有虚拟值构造函数，可以通过另一个扩展删除），它们都可以工作！然后我试着再往前走一点。除了常规的

TmpFile a

之外，它们还允许您创建一个嵌套类型

TmpFile（ListOf a）

，这很酷。但我暂时决定使用普通幻影类型（完整的值构造函数），因为您可以对它们进行模式匹配。例如，我感到惊讶的是，这实际上是可行的：

data Spreadsheet = Spreadsheet deriving Show
data Picture     = Picture     deriving Show
data Video       = Video       deriving Show
data ListOf a    = ListOf a    deriving Show

data TmpFile a = TmpFile a FilePath
  deriving Show

videoPath :: TmpFile Video -> FilePath
videoPath (TmpFile Video p) = p

-- read a file that contains a list of filenames of type a,
-- and return them as individual typed tmpfiles
listFiles :: TmpFile (ListOf a) -> IO [TmpFile a]
listFiles (TmpFile (ListOf fmt) path) = do
  txt <- readFile path
  let paths = map (TmpFile fmt) (lines txt)
  return paths

vidPath :: TmpFile Video
vidPath = TmpFile Video "video1.txt"

-- $ cat videos.txt
-- video1.avi
-- video2.avi
vidsList :: TmpFile (ListOf Video)
vidsList = TmpFile (ListOf Video) "videos.txt"

main :: IO [FilePath]
main = do
  paths <- listFiles vidsList  -- [TmpFile Video "video1.avi",TmpFile Video "video2.avi"]
  return $ map videoPath paths -- ["video1.avi","video2.avi"]

（这似乎是一件奇怪的事情，但我的实际程序将是一种小型语言的解释器，该语言使用对应于每个变量的tmpfile编译抖动规则，因此tmpfiles的类型化列表将非常有用）

---

这看起来对吗？我更喜欢

数据种类

的想法，因此如果我可以将它们作为值进行检查，或者如果结果证明这是不需要的，我会选择它。

你是对的：有了

-xdatacates

，

TmpFile Video->FilePath

方法就行了。事实上，我认为这可能是一个很好的扩展应用

{-# LANGUAGE DataKinds #-}

data TmpFile (a :: FileFormat) = TmpFile FilePath
  deriving Show

videoPath :: TmpFile Video -> FilePath

编写

TmpFile Video

时需要此扩展的原因是

FileFormat

的构造函数是初始值级别（因此仅在运行时存在），而

TmpFile

是类型级别/编译时

当然，还有另一种生成类型级实体的方法：定义类型

这种类型称为幻影类型。但实际上，它们在解决DataTypes现在提供给我们的前一个缺乏适当类型级别值的问题上有点笨拙。因此，除非您需要与旧编译器兼容，否则一定要使用DataTypes

另一种方法是不在编译时强制执行文件类型，而只是明确表示函数是部分的

data TmpFile = TmpFile FileFormat FilePath
  deriving Show

videoPath :: TmpFile -> Maybe FilePath
videoPath (TmpFile Video p) = p
videoPath _ = Nothing

---

事实上，这种方法可能更合理，这取决于您计划做什么。

首先，我建议不要使用诸如“数据类型”之类的外来扩展，除非您绝对需要它们。原因是非常实际和普遍的：解决问题所使用的语言概念越多，就越难对代码进行推理

此外，“数据种类”并不是一个容易理解的概念。这是一个同时跨越两个宇宙的过渡概念：价值观和类型。就我个人而言，我觉得它很有争议，只有在我没有其他选择的时候才会使用它

在您的案例中，您已经找到了两种更简单的解决问题的方法，没有“数据类型”：

• 将TmpFile包装为该格式，而不是相反的格式，因此值是Video（TmpFile“test.avi”）等

• 制作许多单独的数据类型VideoTmpFile、PictureTmpFile等

我特别喜欢包装类型的想法，因为它是灵活和可组合的。以下是我如何在此基础上进一步发展的：

newtype Video a =
  Video a
  deriving (Functor, Foldable, Traversable)

newtype Picture a =
  Picture a
  deriving (Functor, Foldable, Traversable)

videoPath :: Video FilePath -> FilePath

你可以注意到两件事：

Video

和

Picture

是通用概念，它们不仅绑定到临时文件，而且已经实现了一些标准接口。这意味着它们可以用于其他目的

在

视频

和

图片

的定义中有一个明显的模式

---

您在

视频

和

图片

中看到的模式可以称为“细化类型”，并从中抽象出来。所以你可能对此感兴趣

---

至于你的其他选择：

• 创建一个tmpfiletypeclass

• 到处使用分部函数，但添加保护函数来抽象模式匹配

---

这对双方都是明确的“不”。不要繁衍类型类，让它们成为真正的一般概念，它们背后有规律和可能的（范畴）理论。这种语言为你提供了丰富的其他抽象方法。另外，不要让部分函数爬到您的API上-社区一致认为这是一种反模式。

这有点取决于您想做什么-例如，从您的问题中可以看出，我确实会选择简单（单独）

newtype

像

newtype VideoPath=VideoPath FilePath

这样包装，或者采用幻影类型的方法：

data TempFile a=TempFile FilePath

带有

data Videoformat

（需要GHC扩展名

EmptyDataDecls

），然后

让videoFile=TempFile myPath:：TempFile Videoformat

。。。“幻影类型”通常指的是一个类型构造函数，它由一个不使用的类型变量参数化。@DerekElkins:我想它指的是一些类型中没有实际使用的参数。我同意，我会说“幻影类型变量”而不仅仅是“幻影类型”，但是

data TmpFile = TmpFile FileFormat FilePath
  deriving Show

videoPath :: TmpFile -> Maybe FilePath
videoPath (TmpFile Video p) = p
videoPath _ = Nothing

newtype Video a =
  Video a
  deriving (Functor, Foldable, Traversable)

newtype Picture a =
  Picture a
  deriving (Functor, Foldable, Traversable)

videoPath :: Video FilePath -> FilePath