Конструктор типов

В современных реализациях Standard ML примитивные типы, такие как char, int, word, real, определены в модулях стандартной библиотеки (SML Basis) как нуль-арные конструкторы типов (подробнее см. управление разрядностью чисел в ML). Такие классические агрегатные типы как массивы и списки реализованы аналогично, но уже представляют собой унарные конструкторы типов vector (массивы неизменяемых элементов), array (массивы изменяемых элементов) и list.

В Standard ML для определения конструкторов типов есть две разные конструкции — type и datatype. Первая определяет псевдоним имеющегося конструктора типов или их композиции, вторая вводит новый алгебраический тип данных со своими конструкторами. Вновь определяемые конструкторы типов могут принимать любое количество аргументов. В качестве аргумента конструктора типов используется переменная типа. Типы, параметризованные одним и более аргументами, называются полиморфными; типы без аргументов — мономорфными.

datatype t0 = T of int * real             (* 0 аргументов *)
type 'a t1 = 'a * int                     (* 1 аргумент   *)
datatype ('a, 'b) t2 = A | B of 'a * 'b   (* 2 аргумента  *)
type ('a, 'b, 'c) t3 = 'a * ('b -> 'c)    (* 3 аргумента  *)

Здесь определено четыре конструктора типов: t0, t1, t2 и t3. Для создания объектов типов 'a t1 и 'a t2 необходимо вызывать их конструкторы T, A и B.

Пример композиции конструкторов типов, показывающий построение новых типов:

type t4 = t0 t1

Здесь в качестве фактического значения ти́повой переменной 'a конструктора типов t1 используется тип t0. Полученный тип представляет собой кортеж из двух элементов, из которых второй является целым числом, а первый был построен применением конструктора T к кортежу из целого и вещественного.

Более сложный пример:

type 'a t5 = ('a, 'a, 'a) t3 t1

Объектами типа t5 будут кортежи из двух элементов, первый из которых является частным случаем типа t3, у которого все три аргумента должны быть идентичными, а второй — целым числом.

В Haskell для определения конструкторов типов есть уже три конструкции — type, data и newtype.

Конструкции type и data используются аналогично type и datatype в Standard ML, однако, имеются следующие отличия:

• синтаксис префиксный (параметр указывается после конструктора);
• синтаксис требует (а не рекомендует, как в большинстве языков) различать регистр в идентификаторах: компоненты слоя типов в языке (конструкторы типов, конструкторы значений, классы типов) должны начинаться только с заглавной буквы, а компоненты слоя значений — только со строчных;
• переменные типа не должны отмечаться апострофами, но записываются также строчными буквами;
• и конструкторы типов, и конструкторы значений могут быть каррированными.

Пример:

data Point a = Pt a a

На самом деле, во всех языках семейства ML конструкторы типов и конструкторы значений находятся в разных пространствах имён, поэтому в подобных случаях можно использовать один и тот же идентификатор:

data Point a = Point a a

Использование алгебраического типа приводит к некоторым потерям производительности, так как конструктор значений применяется динамически. Замена его на псевдоним типа (определяемый через type) повышает эффективность, но снижает типобезопасность (так как становится невозможно контролировать уникальные свойства надстроенного типа, сужающие его применение относительно лежащего в его основе). Для решения этой дилеммы в Haskell была добавлена конструкция newtype:

newtype Point a = Point (a, a)

Определённый таким образом тип может иметь один и только один конструктор его значений, причём ровно с одним параметром. В исходном коде такие типы используются идентично тем, что были определены через data, что даёт типобезопасность. Однако в исполняемом коде newtype не существует как отдельные сущность, вместо него используется тип параметра его конструктора. В данном случае исполняемый код для операций с Point a будет так же эффективен, как и код для операций с кортежами (a, a).