OCaml 局部函数类型：偏应用为何可能导致值逃逸

在这期 OCaml Unboxed 中，我要继续探索 Jane Street 的 OCaml 编译器分支中的局部模式，重点讨论函数类型。接受局部值的函数，其行为可能不会从写出的类型中立刻显现。

考虑一个递归函数 append_ints，它把一个整数列表拼接到另一个列表前面。如果第一个列表为空，就返回第二个列表；否则将第一个元素放在递归结果前面。尾递归可以改善实现，但不是这个例子的重点。

我将第一个参数设为 local_ int list 类型，第二个参数和结果则为 int list。编译器接受了这个定义。第一个列表被复制进结果，第二个列表没有，因此值得问一问：局部列表中的元素为什么可以进入全局结果？

答案是这些元素是整数。int 可以跨越模式并被视为全局值，因此可以放进全局列表。如果把元素类型改为多态类型，编译器就会报告值逃逸了其区域：任意局部元素都不能安全地放进全局结果。

现在用 List.map 把 [1;2;3] 拼接到一个列表集合中的每个列表前面。将 append_ints [1;2;3] 作为函数传入会产生区域逃逸错误。编译器解释说这是一次偏应用，并建议再提供一个参数。

偏应用会构建一个函数对象，它必须记住第一个列表，直到第二个参数到来。这个对象可能存活很长时间。虽然我们知道 List.map 不会保存传入的函数，但标准库中的类型没有局部注解来保证这一点，所以它要求全局函数参数。

乍看之下，剩余的函数类型似乎是全局的，因为旁边没有可见的 local 注解。但闭包必须保留第一个局部参数。如果堆上分配的闭包可以指向局部栈上的值，该指针可能比区域存活得更久；模式限制正是为了防止这种情况。

关键在于中间函数有一个隐含的局部模式。多参数函数接受局部参数时，其偏应用是局部的，因为闭包会保存这个参数。在该位置显式写出 local 注解不会改变含义，编译器已经推断出了它。

这个特定调用可以通过 eta 展开解决：不直接传入 append_ints [1;2;3]，而是传入一个接受 x 并调用 append_ints [1;2;3] x 的函数。示例能够编译，因为包装函数内部的调用提供了全部参数。在这种上下文中，编译器可以将列表视为全局值，并在接受局部参数的位置使用它。

给函数类型加上括号时，这个区别就显现出来了。通常我们会把嵌套箭头理解为柯里化函数，但在局部模式下，显式加括号的形式并不等同于不加括号的形式。

如果括号内返回的函数没有局部注解，这个类型表示应用第一个参数后会得到一个全局函数。我的实现需要一个保存局部参数的中间堆闭包，因此编译器正确地报告：偏应用时函数或其参数之一逃逸了所在区域。

括号实际上在该位置表达了全局模式，尽管那里没有写出 global 关键字。原来不加括号的类型中，中间的局部模式是隐含的。这解释了为什么最初的偏应用会失败，以及为什么在包装函数中提供剩余参数就能通过。

由于这个偏应用问题困扰过许多用户，编译器为它提供了专门提示。这是局部模式中一个不同寻常的角落，也促使我们考虑为不允许偏应用的函数定义和箭头设计新语法。