OCaml 中的线性类型

Question

Rust 具有线性类型系统。有什么（好的）方法可以在 OCaml 中模拟这个吗？例如，当使用 ocaml-lua 时，我想确保仅当 Lua 处于特定状态（堆栈顶部的表等）时才调用某些函数。

编辑：这是最近一篇关于与该问题相关的资源多态性的论文：https://arxiv.org/abs/1803.02796

编辑 2：还有许多关于 OCaml 中会话类型的文章，包括提供一些语法糖的语法扩展。

Answer 1

正如 John Rivers 所建议的，您可以使用一元样式来表示 以隐藏线性约束的方式“有效”计算 效果 API。下面是一个示例，其中类型 ('a, 'st) t 是 用于表示使用文件句柄（其标识为 隐含/不言而喻，以保证它不能被复制），将 产生'a 类型的结果并将文件句柄保留在状态 'st（幻像类型为“打开”或“关闭”）。你必须使用 monad¹的run 实际做任何事情，它的类型确保 文件句柄在使用后正确关闭。

module File : sig
  type ('a, 'st) t
  type open_st = Open
  type close_st = Close

  val bind : ('a, 's1) t -> ('a -> ('b, 's2) t) -> ('b, 's2) t

  val open_ : string -> (unit, open_st) t
  val read : (string, open_st) t
  val close : (unit, close_st) t

  val run : ('a, close_st) t -> 'a
end = struct
  type ('a, 'st) t = unit -> 'a
  type open_st = Open
  type close_st = Close

  let run m = m ()

  let bind m f = fun () ->
    let x = run m in
    run (f x)

  let close = fun () ->
    print_endline "[lib] close"

  let read = fun () ->
    let result = "toto" in
    print_endline ("[lib] read " ^ result);
    result

  let open_ path = fun () -> 
    print_endline ("[lib] open " ^ path)
end    

let test =
  let open File in
  let (>>=) = bind in
  run begin
    open_ "/tmp/foo" >>= fun () ->
    read >>= fun content ->
    print_endline ("[user] read " ^ content);
    close
  end

当然，这只是为了让你领略一下 API。有关更严重的用途，请参阅 Oleg 的 monadic regions 示例。

您可能还对研究编程语言感兴趣 Mezzo，旨在 是 ML 的变体，具有更细粒度的状态控制（以及相关的 有效的模式）通过线性打字规则与分离 资源。请注意，目前这只是一个研究实验，不是 实际上是针对用户的。 ATS 也是相关的， 虽然最终不像 ML。 Rust 实际上可能是一个合理的 这些实验的“实用”对应物。

¹：它实际上不是一个 monad，因为它没有 return/unit 组合子，但关键是要像 monadic bind 运算符那样强制类型控制排序。不过，它可能有一个map。