Racket 6.11 提供了稳定的细化类型和依赖函数特性

  • Sergio De Simone
  • 盖磊

2017 年 11 月 16 日

话题:函数式编程语言 & 开发

Typed Racket 是 Racket 语言的一种静态类型方言。Racket 6.11为 Typed Racket 提供了细化类型(Refinement Type)和依赖函数(Dependent Function)特性。

细化类型是一种关联了谓词(Predicate)的类型,所关联的谓词对于该类型的任一成员都成立。表述细化类型的通用语法是(Refine [v : t] p),定义了所有类型为 t 的值 v 满足谓词 p。

下面的函数给出了一个细化类型的基本例子,该函数确保了函数的返回值至少不小于每个输入值:

(-> ([x : Integer] [y : Integer]) (Refine [z : Integer] (and (>= z x) (>= z y))))

在 Racket 中,也可以设置细化谓词(Refinement Predicate)为一些程序条件(Term),使得细化类型依赖于这些条件的值。例如,下面定义的细化类型中,只包括整数 42:

> (ann 42 (Refine [n : Integer] (<= n 42)))

依赖函数类型(Dependent Function Type)使用类似于细化类型的语法,指定了函数参数间的依赖关系,或参数与函数范围间的依赖关系。在依赖类型中,不允许存在循环依赖关系。例如,下面定义的函数,可在不越界条件的情况下访问向量中的成员:

(: safe-ref1 (All (A) (-> ([v : (Vectorof A)]
                           [n : (v) (Refine [i : Natural]
                                (< i (vector-length v)))])
                            A)))

当然,在函数签名中定义先决条件(Precondition)也可以达到同样的效果:

(: safe-ref2 (All (A) (-> ([v : (Vectorof A)]
                           [n : Natural])
                          #:pre (v n) (< n (vector-length v))
                          A)))

Typed Racket 的创立者和维护者Sam Tobin-Hochstadt在 InfoQ 的访谈中,对此给出了如下解释:

依赖类型特性使 Typed Racket 可以检查程序的属性,这是几乎所有其它的语言都做不到的。我们正使用这些新信息,探索可能对程序做出的这类改进。希望使用 Typed Racket 中的细化类型和依赖类型,能给出更快、更可靠的软件。

在前期版本的 Racket 中,细化类型和依赖函数是以实验性特性提供的,现在已是默认提供。为获得最新的修复,建议用户定期更新到快照构建(snapshot build)。如果用户想要进一步了解 Racket 6.11 中依赖类型的使用信息,一定要看一下Andrew Kent 给出的介绍。正是 Kent 在 Tobin-Hochstadt 的指导下完成了这些特性的主要工作。

依赖类型是类型系统中的一个特性,它允许创建更具表达力的类型,以在编译时捕获更多软件缺陷。其它支持依赖类型的语言有 Idris、Coq 和 F*。同时,Haskell 对依赖类型的支持也在推进中

查看英文原文: Refinement Types and Dependent Functions Stable in Racket 6.11

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