¿Cómo funciona Haskell printf?

variadic-functions polyvariadic

Question

La seguridad de tipo de Haskell es insuperable solo para los idiomas de tipo dependiente. Pero hay algo de magia profunda pasando con Text.Printf que parece algo poco Text.Printf .

> printf "%d/n" 3
3
> printf "%s %f %d" "foo" 3.3 3
foo 3.3 3

¿Cuál es la magia profunda detrás de esto? ¿Cómo puede la función Text.Printf.printf tomar argumentos variados como este?

¿Cuál es la técnica general utilizada para permitir argumentos variados en Haskell y cómo funciona?

(Nota al margen: al parecer, se pierde algún tipo de seguridad al usar esta técnica).

> :t printf "%d/n" "foo"
printf "%d/n" "foo" :: (PrintfType ([Char] -> t)) => t

Answer 1

El truco es usar clases de tipo. En el caso de printf , la clave es la clase de tipo PrintfType . No expone ningún método, pero la parte importante está en los tipos de todos modos.

class PrintfType r
printf :: PrintfType r => String -> r

Entonces printf tiene un tipo de devolución sobrecargado. En el caso trivial, no tenemos argumentos adicionales, por lo que debemos poder instanciar r a IO () . Para esto, tenemos la instancia

instance PrintfType (IO ())

A continuación, para admitir un número variable de argumentos, necesitamos usar la recursión en el nivel de instancia. En particular, necesitamos una instancia para que si r es un PrintfType , una función tipo x -> r también sea PrintfType .

-- instance PrintfType r => PrintfType (x -> r)

Por supuesto, solo queremos admitir argumentos que en realidad pueden formatearse. Ahí es donde entra la segunda clase tipo PrintfArg . Entonces, la instancia real es

instance (PrintfArg x, PrintfType r) => PrintfType (x -> r)

Aquí hay una versión simplificada que toma cualquier cantidad de argumentos en la clase Show y simplemente los imprime:

{-# LANGUAGE FlexibleInstances #-}

foo :: FooType a => a
foo = bar (return ())

class FooType a where
    bar :: IO () -> a

instance FooType (IO ()) where
    bar = id

instance (Show x, FooType r) => FooType (x -> r) where
    bar s x = bar (s >> print x)

Aquí, bar toma una acción IO que se construye recursivamente hasta que no haya más argumentos, en cuyo punto simplemente lo ejecutamos.

*Main> foo 3 :: IO ()
3
*Main> foo 3 "hello" :: IO ()
3
"hello"
*Main> foo 3 "hello" True :: IO ()
3
"hello"
True

QuickCheck también usa la misma técnica, donde la clase Testable tiene una instancia para el caso base Bool , y una recursiva para funciones que toman argumentos en la clase Arbitrary .

class Testable a
instance Testable Bool
instance (Arbitrary x, Testable r) => Testable (x -> r)