Haskell Tutorial（15）Typeclass 定義、實作與衍生 << 前情

假設你想定義一個 Rectangle 型態，可定義左上原點座標與寬長：

data Rectangle = Rect Int Int Int Int deriving Show

嗯？四個 Int 中哪些是原點 x、y 座標？哪些又是寬高 width、height 呢？也許你可以建立一些函式來解決這個問題：

xOf (Rect x _ _ _) = x
yOf (Rect _ y _ _) = y
widthOf (Rect _ _ w _) = w
heightOf (Rect _ _ _ h) = h

這麼一來，如果有個 Rectangle 型態的值 rect，就可以分別使用 xOf rect、widthOf rect 等來取得座標或寬長等值，不過，在建立 Rectangle 的值時，你還是得記得各項的順序，像是 Rect 10 5 20 30 這樣的順序，並不是很方便。

使用 Record 記錄各項名稱

Haskell 提供了一個 Record 語法，可以讓你指定各項名稱：

data Rectangle = Rect { x :: Int
                      , y :: Int
                      , width :: Int
                      , height :: Int } deriving Show

這麼做的好處有幾個，從型態定義上，可清楚地知道各項之意義，如果你使用 deriving 自動衍生自 Show，那麼產生的字串描述中，也會包括 Record 語法中指定的各項名稱：

而且，現在建構 Rectangle 的值時，不一定得按照順序了，你可以指定項目名稱的值各是為何就可以了：

實際上，Haskell 會使用你指定的項目名稱，產生各個函式，例如，這邊就產生了 x、y、width、height 四個函式，可以讓你指定 Rectangle 的值，分別當中取得各項的值：

你還是可以使用 Rect 10 20 15 30 的方式來建立 Rectangle 的值，因為值構造式是個函式，也可以使用 Rect 10 20 這樣的方式來做部份套用，不過，使用 Record 語法建立值時，每個項都必須指定。

建立 Type 同義詞

如果你寫了個 allToUpper 函式，可以將指定的小寫字串清單，全部轉為大寫的字串清單：

import Data.Char

allToUpper :: [[Char]] -> [[Char]]
allToUpper xs = [map toUpper x | x <- xs]

在之前就談過，字串實際上是字元清單，因此對於一個字串清單，它的型態其實是 [[Char]]，所以在 allToUpper 的函式宣告上，可以看到 [[Char]] -> [[Char]]，這並不好閱讀，你可以改定義為：

import Data.Char

allToUpper :: [String] -> [String]
allToUpper xs = [map toUpper x | x <- xs]

這顯然容易閱讀的多，可以這麼定義的原因在於，Haskell 使用了 type 關鍵字定義了 String 為 [Char] 的同義詞：

type String = [Char]

如果使用了同義詞來定義函式型態，使用 :t 來測試 allToUpper 時，結果會顯示 allToUpper :: [String] -> [String] 而不是一開始看到的 allToUpper :: [[Char]] -> [[Char]]。

你可以為任何具體型態定義同義詞，例如，若有個函式可接受 URL 對應清單進行處理，像是 [("GET /books", "books/index"), ("POST /books", "/books/create")]，那麼函式型態宣告時的參數定義會像是 [([Char], [Char])] -> SomeType，你可以改為 [(String, String)]，或者進一步定義同義詞：

type UrlMappingLt = [([Char], [Char])]

這麼一來，你的函式型態宣告就會像是 UrlMappingLt -> SomeType，較為簡潔一些。

具型態參數的同義詞

除了為具體型態建立同義詞之外，定義同義詞時也可以有型態參數，還記得〈Haskell Tutorial（14）減輕型態負擔的型態參數〉的最後，我出了一個題目嗎？不知道你有沒有完成？可以實作的方式之一是：

data Map k v = Empty | Cm (k, v) (Map k v) 

fromList :: [(k, v)] -> Map k v
fromList [] = Empty
fromList (x:xs) = Cm x (fromList xs)

findValue :: (Eq k) => k -> Map k v -> Maybe v
findValue key Empty = Nothing
findValue key (Cm (k, v) xm) =
    if key == k then Just v else findValue key xm

顯然地，這只是在模仿 List 的定義，並不是實際上 Haskell 中 Data.Map 模組中的定義，這麼實作是過份簡化了，不過作為一個練習是夠了。

在上頭的練習中，fromList 型態宣告是 [(k, v)] -> Map k v，如果你定義：

type PairLt k v = [(k, v)]

那麼 fromList 的函式宣告，就可以改為 PairLt k v -> Map k v：

fromList :: PairLt k v -> Map k v
fromList [] = Empty
fromList (x:xs) = Cm x (fromList xs)

你也可以在定義同義詞時，部份套用型態參數，例如，也許有某個函式：

lookUpByName :: [Char] -> [([Char], v)] -> Maybe v
lookUpByName n ((name, value):xs) =
    if n == name then Just value else lookUpByName n xs

這種情況下透過同義詞，可以讓 [Char] -> [([Char], v)] -> Maybe v 變得簡潔一些：

type StringKeyPairLt v = [([Char], v)]

lookUpByName :: String -> StringKeyPairLt v -> Maybe v
lookUpByName n ((name, value):xs) =
    if n == name then Just value else lookUpByName n xs

那麼，如果定義了同義詞，想要知道它原等同哪個型態定義怎麼辦？你可以使用 :info 來得知：

後續 >> Haskell Tutorial（17）定義與使用模組