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社区首页 >问答首页 >Haskell:组合存在量词和通用量词意外失败

Haskell:组合存在量词和通用量词意外失败
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Stack Overflow用户
提问于 2020-01-18 23:01:31
回答 1查看 112关注 0票数 6

我正在尝试使用GHC 8.6.5版在Haskell中模拟以下逻辑含义:

(∀a.,Φ(a))→?(∃a:Φ(a))

我使用的定义如下:

代码语言:javascript
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{-# LANGUAGE RankNTypes, GADTs #-}

import Data.Void

-- Existential quantification via GADT
data Ex phi where
  Ex :: forall a phi. phi a -> Ex phi

-- Universal quantification, wrapped into a newtype
newtype All phi = All (forall a. phi a)

-- Negation, as a function to Void
type Not a = a -> Void

-- Negation of a predicate, wrapped into a newtype
newtype NotPred phi a = NP (phi a -> Void)

-- The following definition does not work:
theorem :: All (NotPred phi) -> Not (Ex phi)
theorem (All (NP f)) (Ex a) = f a

这里,GHC拒绝theorem的实现,并显示以下错误消息:

代码语言:javascript
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* Couldn't match type `a' with `a0'
  `a' is a rigid type variable bound by
    a pattern with constructor:
      Ex :: forall a (phi :: * -> *). phi a -> Ex phi,
    in an equation for `theorem'
    at question.hs:20:23-26
* In the first argument of `f', namely `a'
  In the expression: f a
  In an equation for `theorem': theorem (All (NP f)) (Ex a) = f a
* Relevant bindings include
    a :: phi a (bound at question.hs:20:26)
    f :: phi a0 -> Void (bound at question.hs:20:18)

我真的不明白为什么GHC不能匹配这两种类型。以下解决方法进行了编译:

代码语言:javascript
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theorem = flip theorem' where
    theorem' (Ex a) (All (NP f)) = f a

对我来说,theorem的两个实现是等价的。为什么GHC只接受第二个?

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回答 1

Stack Overflow用户

回答已采纳

发布于 2020-01-19 00:43:35

当您将模式All prfAll phi类型的值进行匹配时,prf将被提取为forall a. phi a类型的多态实体。在本例中,您将获得一个no :: forall a. NotPred phi a。但是,不能对此类型的对象执行模式匹配。毕竟,它是一个从类型到值的函数。您需要将它应用于一个特定的类型(称为_a),您将获得no @_a :: NotPred phi _a,现在可以匹配它来提取f :: phi _a -> Void。如果你扩展你的定义...

代码语言:javascript
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{-# LANGUAGE ScopedTypeVariables #-}
-- type signature with forall needed to bind the variable phi
theorem :: forall phi. All (NotPred phi) -> Not (Ex phi)
theorem prf wit = case prf of
    All no -> case no @_a of -- no :: forall a. NotPred phi a
        NP f -> case wit of -- f :: phi _a -> Void
            Ex (x :: phi b) -> f x -- matching against Ex extracts a type variable, call it b, and then x :: phi b

所以问题是,_a应该使用什么类型?好的,我们将f :: phi _a -> Void应用于x :: b (其中b是存储在wit中的类型变量),所以我们应该设置_a := b。但这是一个作用域冲突。b只能通过匹配Ex来提取,这发生在我们指定了no并提取f之后,因此f的类型不能依赖于b。因此,没有_a可以在不让existential变量脱离其作用域的情况下工作。Error。

正如您已经发现的,解决方案是在将该类型应用于no之前匹配Ex (从而提取其中的类型)。

代码语言:javascript
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theorem :: forall phi. All (NotPred phi) -> Not (Ex phi)
theorem prf wit = case wit of
    Ex (x :: phi b) -> case prf of
        All no -> case no @b of
            NP f -> f x
-- or
theorem :: forall phi. All (NotPred phi) -> Not (Ex phi)
theorem (All no) (Ex x) | NP f <- no = f x
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原文链接:

https://stackoverflow.com/questions/59801780

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