使用Haskell的类型替换assert语句或其他语言的if检查

Question

对不起，如果这个问题很基本的话，我对Haskell还很陌生。假设我有一个函数只能处理黄金比率(1.618)中的两个数字，我如何定义myfun y的类型以只取黄金比率数字。如果我在程序中调用我的程序中没有黄金比率的数字(编译错误)，会发生什么？如果没有黄金比率号的调用是通过用户输入在运行时进行的，会发生什么情况？

Answer 1

您可能需要一个只能用黄金比率数字构造的ADT，然后编写myfun来接受该数据类型。

我假设Integer是一个基本类型，但您可以使用其他类型(例如: Double或Float)，甚至可以是多态的。

1)制定ADT

module Golden (Gold, getGold, buildGold) where

data Gold = G Integer Integer

getGold :: Gold -> (Integer, Integer)
getGold (G x y) = (x, y)

buildGold :: Integer -> Integer -> Maybe Gold
buildGold x y
    | isGolden x y = Just (G x y)
    | otherwise    = Nothing

注意，这个模块导出Gold类型，但不导出构造函数(即不导出G)。因此，获得Gold类型值的唯一方法是使用buildGold执行运行时检查--但只执行一次--这样所有消费者都可以不用检查就使用黄金值，并将其假定为黄金比率。

2)使用ADT构建myfun

myfun :: Gold -> ???
myfun g = expr
  where (x, y) = getGold g

现在，如果您尝试使用一个非黄金数字(一个不是myfun类型的值)调用Gold，那么您将得到一个编译时错误。

要构建黄金数字，必须使用Recap函数buildGold函数，这将强制检查数字。

注意什么时候会被检查！您有一个编译时间保证myfun和您想要与Gold一起使用的所有其他函数总是被提供黄金比率。程序输入(来自用户、网络或任何地方)仍然需要运行时检查，这正是buildGold所提供的；显然，永远不会有一个程序能够保证人类不会输入一些不需要的东西。

在对你的问题的评论中给出的替代方案也值得考虑。如果您只需要一个函数，myfun，它就会失败，那么就只有myfun :: (Integer, Integer) -> Maybe ???了，那么ADT就有点重了。

Answer 2

最简单的技术是使用智能构造器，它使用从Int到GoldenInt的函数，检查您的值是否处于所需的比率。

通过更多的努力，您可以使用类型级数来确保不需要运行时检查，但是，考虑到您是初学者，我将坚持使用智能构造函数方法。

汤姆上面的回答就是这个成语的一个例子。

Answer 3

实际上，你能做的最好就是一次运行时检查。可能有一些类型级别的微积分，我不知道(见luqui的评论)，但这在Haskell中是不实用的。

你可以使用断言，这就是你想要替换的东西，

checker :: a -> b -> Bool
checker x y = x * 1.618 `approxEqual` y

unsafeMyfun :: a -> b -> c
unsafeMyfun x y = assert (checker x y) (doRealThingWith a b)

或返回Maybe a (或Either err a)以避免无法在纯函数中捕获的异常，

myfun :: a -> b -> Maybe c
myfun x y = do
              guard $ checker x y
              return $ doRealThingWith x y

或者使用自定义的契约类型，如Tom的答案等。无论如何，在编译时不可能检查约束(编译时)。事实上，由于In，任何编译时约束都不能精确。