restrizioni di tipo unboxed

Question

mi chiedo perché i tipi disimballati a Haskell hanno queste restrizioni:

1. Non è possibile definire un newtype per il tipo unboxed:

   newtype Vec = Vec (# Float#, Float# #) 
   

   ma è possibile definire il tipo sinonimo:

   type Vec = (# Float#, Float# #) 
   

2. Le famiglie di tipi non possono restituire un tipo non registrato:

   type family Unbox (a :: *) :: # where 
       Unbox Int = Int# 
       Unbox Word = Word# 
       Unbox Float = Float# 
       Unbox Double = Double# 
       Unbox Char = Char# 
   

Ci sono alcune ragioni fondamentali alla base di questo, o è solo perché nessuno ha chiesto per questo dispone?

Answer 1

Il polimorfismo parametrico in Haskell si basa sul fatto che tutti i valori dei tipi t :: * sono rappresentati in modo uniforme come puntatore a un oggetto runtime. Pertanto, lo stesso codice macchina funziona per tutte le istanze di valori polimorfici.

Funzioni polimorfiche di contrasto in Rust o C++. Ad esempio, la funzione di identità ha ancora tipo analogico a forall a. a -> a, ma poiché i valori di diversi tipi a possono avere dimensioni diverse, i compilatori devono generare codice diverso per ogni instatiazione. Ciò significa anche che non possiamo passare funzioni polimorfiche giro in scatole di esecuzione:

data Id = Id (forall a. a -> a) 

poiché tale funzione dovrebbe funzionare correttamente per oggetti arbitrari dimensioni. Richiede qualche infrastruttura aggiuntiva per consentire questa funzionalità, ad esempio potremmo richiedere che una funzione runtime forall a. a -> a prenda argomenti impliciti aggiuntivi che portano informazioni sulla dimensione e sui costruttori/distruttori dei valori a.

Ora, il problema con newtype Vec = Vec (# Float#, Float# #) è che, anche se ha Vec tipo *, codice runtime che prevede valori di alcune t :: * non in grado di gestirlo. È una coppia di float allocata allo stack, non un puntatore a un oggetto Haskell, e passarla al codice che si aspetta oggetti Haskell si tradurrebbe in segfault o errori.

In generale (# a, b #) non è necessariamente a dimensione di puntatore, quindi non è possibile copiarlo in campi di dati di dimensioni puntatore.

Le famiglie di tipi che restituiscono tipi # non sono consentite per motivi correlati. Si consideri il seguente:

type family Foo (a :: *) :: # where 
    Foo Int = Int# 
    Foo a = (# Int#, Int# #) 

data Box = forall (a :: *). Box (Foo a) 

nostro Box non è rappresentabile runtime, poiché Foo a ha dimensioni diverse per i diversi a -s. Generalmente, il polimorfismo su # richiederebbe la generazione di codice diverso per diverse istanze, come in Rust, ma questo interagisce male con il normale polimorfismo parametrico e rende difficile la rappresentazione runtime di valori polimorfici, quindi GHC non si preoccupa di nulla di tutto questo.

(Non dire però che un'implementazione utilizzabile non poteva forse essere concepito)

Answer 2

Un newtype permetterebbe uno per definire istanze di classe

instance C Vec where ... 

che non possono essere definite per tuple senza custodia. Digitare sinonimi invece non offre tale funzionalità.

Inoltre, Vec non è un tipo in scatola. Ciò significa che non puoi più istanziare variabili di tipo con Vec in generale, a meno che il loro tipo lo consenta. Ad esempio, [Vec] non dovrebbe essere consentito. Il compilatore dovrebbe tenere traccia dei newtypes "regolari" e dei newtypes "unboxed" in qualche modo. Questo, a mio avviso, avrà l'unico vantaggio di consentire al costruttore di dati Vec di racchiudere i valori unboxed in fase di compilazione (poiché viene rimosso in fase di runtime). Probabilmente questo non sarebbe abbastanza utile per giustificare le modifiche necessarie al motore dell'inferenza di tipo, suppongo.