理解 HList 的这个定义

Question

我对 Haskell 比较陌生，我正在尝试理解 HList 的定义之一。

data instance HList '[] = HNil
newtype instance HList (x ': xs) = HCons1 (x, HList xs)
pattern HCons x xs = HCons1 (x, xs)

我有几个具体问题：

我看到的 '[] 和 (x ': xs) 语法是什么？它几乎看起来像是可变类型参数的模式匹配，但我以前从未见过这种语法，我也不熟悉 Haskell 中的可变类型参数。我猜这是 GHC's Type Families 的一部分，但我在链接页面上看不到任何相关信息，而且很难在 Google.
[=29= 中搜索语法]
除了避免装箱 HCons1 之外，使用带有元组的 newtype 声明（而不是带有两个字段的 data 声明）还有什么意义吗？

Answer 1

'[] 和 (x ': xs) 在 DataKinds language extension allows promoting types to kinds and constructors to types 的意义上是类型级列表的语法；即如果 k 是某种类型，那么 '[k] 也是一种类型，并且 '[] 是一种类型 '[k]，如果 t :: k 和 ts :: '[k]，然后 t ': ts :: '[k]。一切都移动了一位。

所以在HList (x ': xs)中，x和xs匹配两种类型：x匹配"normal"类型的*（例如Int) 和 xs 匹配另一个种类 '[*] 的类型级列表。右侧定义了一个 (newtype) 数据类型，它有一个构造函数 HCons1，其参数类型为 (x, HList xs)。

举个例子，我们可以

HCons1 (1, HCons1 (True, HNil)) :: HList '[Int, Bool]

或者，使用模式同义词：

1 `HCons` True `HCons` HNil :: HList '[Int, Bool]

对于你的第二个问题，关于为什么它被表示为带有元组的新类型，我没有很好的答案。

Answer 2

首先，您缺少定义的一部分：data family 声明本身。

data family HList (l :: [*])
data instance HList '[] = HNil
newtype instance HList (x ': xs) = HCons1 (x, HList xs)

这称为 data family（在 TypeFamilies 扩展名下可用）。

pattern HCons x xs = HCons1 (x, xs)

这是一个双向模式（在 PatternSynonyms 扩展名下可用）。

What is the '[] and (x ': xs) syntax I'm seeing?

当你在构造函数前面看到 ' 标记时，表示它们的 promoted type-level counterparts. As a syntactic convenience, promoted lists and tuples 也只需要额外的勾号（我们仍然要为空写 '[]类型级列表和 ': 用于类型级缺点。所有这些都可以通过 DataKinds 扩展名获得。

Is there any point in using a newtype declaration with a tuple (instead of a data declaration with two fields) besides avoiding boxing of HCons1?

对，就是保证HList有一个表象role，也就是说可以在HLists¹之间进行强制.这有点过于复杂，无法仅在答案中进行解释，但这里有一个示例，说明当我们有

 data instance HList (x ': xs) = HCons x (HList xs)

而不是 newtype instance（并且没有模式）。考虑以下 newtypes，它们分别等同于 Int、Bool 和 ()

newtype MyInt = MyInt Int
newtype MyBool = MyBool Bool
newtype MyUnit = MyUnit ()

回想一下，我们可以使用 coerce 自动包装或解包这些类型。好吧，我们希望能够做同样的事情，但是对于整个 HList:

ghci> l  = (HCons 3 (HCons True (HCons () HNil))) :: HList '[Int,   Bool,   ()]
ghci> l' = coerce l                               :: HList '[MyInt, MyBool, MyUnit]

这适用于 newtype instance 变体，但不适用于 data instance 变体，因为角色。（更多关于 here。）

¹ 从技术上讲，data family 没有作为一个整体的角色：每个 instance/[=25= 的角色可以不同] - 这里我们只需要 HCons 案例具有代表性，因为这是被强制执行的案例。 Check out this Trac ticket.

理解 HList 的这个定义

Understanding this definition of HList

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data-kinds