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最近Haskellの勉強を初めて,適当にライブラリを読んでいるのですが,type演算子の用途について疑問があります.

例えば,以下の例ですと右辺がなく,何のシノニムになっているのか分かりません.

https://github.com/RaphaelJ/friday/blob/master/src/Vision/Image/Class.hs#L93

class Storable (ImagePixel i) => MaskedImage i where
    type ImagePixel i

また,以下の例では,左辺 ImagePixel (Manifest p) のほうが,右辺 p よりも複雑になっていて,
シノニムを使う理由がよく分かりません.

https://github.com/RaphaelJ/friday/blob/master/src/Vision/Image/Type.hs#L52

instance Storable p => MaskedImage (Manifest p) where
    type ImagePixel (Manifest p) = p

type演算子には,型シノニム以外の使い方があるのでしょうか?

1 件の回答 1

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classinstance宣言中に現れるtypedataType Families(型族) というGHC拡張で、トップレベルに現れるtypeとは少し異なる機能を提供しています。
型族を有効にするには、pragmaとしてTypeFamiliesを指定します(リンク先のソースコード先頭で宣言されています)。

Cf. https://downloads.haskell.org/~ghc/latest/docs/html/users_guide/type-families.html

型関数

class宣言とinstance宣言は普段の型クラス同様に対応しています。

普段、class宣言で「メソッド、その型、デフォルト実装」が与えられると思います。型族を用いると、言わばその「型レベル版」も宣言できる様になります。それがtypeを用いた型関数の宣言です。
つまりは「型関数、その種(kind)、デフォルト型」が定義できます。

その確認のため、trivialな例を出します:

class Hoge i where
    type Fuga i :: *         -- 種(kind)の明示
    type Fuga i = ()         -- デフォルト型

    piyo :: Fuga i -> Fuga i -- `Fuga i` の使用
    piyo = id                -- デフォルト実装

instance Hoge Int where
    type Fuga Int = Maybe Int
    piyo mn = fmap succ mn

instance Hoge Double where
    type Fuga Double = [Double]
    piyo ls = ls ++ ls

piyoがメソッドで、Fugaが型関数です。似た様に宣言できることが分かると思います。また、Fuga i を型として使うことも確認できます。

具体例

まずclass宣言を見てみます:

class Storable (ImagePixel i) => MaskedImage i where
    type ImagePixel i

この宣言から分かることは、

  • 型クラスMaskedImageを定義している
  • iMaskedImageのインスタンスを表す型変数
  • ImagePixel iStorableのインスタンスでなければならない
  • ImagePixel iはinstance宣言で定義される型シノニム
  • kindは省略されている
  • デフォルト型は定義されていない

といったところでしょうか。
次にinstance宣言を見てみます:

instance Storable p => MaskedImage (Manifest p) where
    type ImagePixel (Manifest p) = p

このinstance宣言から分かることは、

  • Manifest pMaskedImageのインスタンス(たまたまインスタンスにも型変数pが含まれています)
  • ImagePixel (Manifest p)pの型シノニム
  • pStorableのインスタンスでなければならない

型チェックが通ればこのinstance宣言はvalidと言えます。
ただ、Storable pについてもう少し説明が要るかもしれません。

確認

以下、このinstance定義がvalidであることを簡単に確認します。

Manifest pMaskedImageのインスタンスにするため、

  • classinstanceに書き換え
  • iManifest pに機械的に置き換え

によって、以下が得られます:

instance Storable (ImagePixel (Manifest p)) => MaskedImage (Manifest p) where
    type ImagePixel (Manifest p)

ここで開発者はImagePixel (Manifest p)pの型シノニムであると定義したのでした:

instance Storable (ImagePixel (Manifest p)) => MaskedImage (Manifest p) where
    type ImagePixel (Manifest p) = p

この型シノニムの定義通り、ImagePixel (Manifest p)pに置き換えられるため、以下が得られます:

instance Storable p => MaskedImage (Manifest p) where
    type ImagePixel (Manifest p) = p

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