Haskell 声明空列表，但实际上哪个不是空的？

Question

我是 Haskell 的新手，正在玩一些游戏。我用警卫创建了一个递归函数。请参阅下面的功能：

filterAge :: [Person] -> [String]
filterAge (x:xs)
 | (x:xs) == []                        = []
 | (getAge x) < 30 || (getAge x) > 40  = [] ++ filterAge xs
 | otherwise                           = [getName x] ++ filterAge xs

我有一个由 10 个人创建的数据集，我在此方法中使用。当我尝试这个功能时，它给了所有合适的人，但之后它得到了一个非详尽模式错误： ["Lise","Jaap","Elle","Ebba"*** Exception: D:\...:(44,1)-(47,77): Non-exhaustive patterns in function filterAge

我发现它永远不会到达第一个守卫。所以我玩了一下，发现了一些非常奇怪的东西（在我看来）：

*Main> let (x:xs) = []
*Main> (x:xs) == []
False

现在我的主要问题是：为什么(x:xs) == [] 返回 False？

如果有人对我有更好的方法来完成该功能，那就太好了，但这不是很重要。

提前致谢！

编辑

感谢 Willem Van Onsem 和 Lambda.xy.x，我的问题得到了快速解答。这导致以下功能完美运行：

filterAge :: [Person] -> [String]
filterAge []                           = []
filterAge (x:xs)
 | (getAge x) < 30 || (getAge x) > 40  = [] ++ filterAge xs
 | otherwise                           = [getName x] ++ filterAge xs

但要获得最佳版本，您必须查看 Willem Van Onsem 的答案。

Answer 1

列表定义为：

data [] a = [] | a : [a]

所以列表有两个构造函数：[] 空列表，(x:xs) 一个具有一个元素的构造函数，以及一个可以存储一个元素的 tail任意数量（零个或多个）剩余元素。

因此(x:xs) 是一个包含至少一个元素的列表：x。 xs 可以是一个空列表（因为它的类型为[a]），但x 的类型为a，所以这是列表的“head”。您的let 语句适用于模式匹配，由于空列表无法与(x:xs) 匹配，因此它总是会失败。

另一个含义是你的第一后卫永远不能开火。为了解决这个问题，您应该为空列表实现一个单独的案例。喜欢：

filterAge :: [Person] -> [String]
filterAge []     = [] -- empty list case
filterAge (x:xs) -- first guard dropped
    | (getAge x) < 30 || (getAge x) > 40  = [] ++ filterAge xs
    | otherwise                           = [getName x] ++ filterAge xs

请注意，我们在第二个子句中删除了第一个保护，因为我们知道它总是会失败，因此检查它（可能）只会消耗 CPU 周期。

还有一些部分我们可以优化：

1. 我们调用getAge两次，没用，我们可以使用where子句来优化这个；
2. [] ++ somelist 就是 somelist：在一个空列表之后追加会导致该列表；和
3. [element] ++ somelist 是 element : somelist，因为现在我们直接使用列表构造函数。

所以我们的filterAge可以改写成：

filterAge :: [Person] -> [String]
filterAge []     = [] -- empty list case
filterAge (x:xs) | age < 30 || age > 40  = filterAge xs
                 | otherwise             = getName x : filterAge xs
    where age = getAge x

请注意，如果您使用 -Wincomplete-patterns 标志编译（或启动解释器）（警告对于不完整的模式），Haskell 将自动警告您您的函数定义不完整，并且存在是您尚未为其定义子句的输入模式。

Answer 2

要回答您的“主要”问题，

*Main&gt; let (<strong>x</strong>:<strong>xs</strong>) = [] -- <em>(1)</em>

表示，当x或xs的值是必需的，匹配(x:xs)与[]和使用 em> 生成的绑定。匹配将永远成功，任何此类尝试将总是导致模式匹配失败错误。

那为什么不呢？

*Main&gt; <b>(</b>x<b>:</b>xs<b>)</b> == [] -- <em>(2)</em>

现在这意味着，尝试比较 (x:xs) 和 []。两者都是列表；比较列表涉及到模式匹配顶层结构，然后递归地比较组件，成功 -- 返回False 失败（实际上并非失败）。因此，(_:_) 和 [] 之间的匹配被尝试，但失败，导致False 值的立即返回作为比较的结果。

请注意，绑定到 x 和 xs 的 值 在任何时候都不被请求；因此没有错误，因为 (1) 中的(x:xs) 和[] 的匹配从未触发。