Haskellでletとcaseを一緒に使おうとしてインデントルールにハマった

TL; DR

こういうコードを書いて、

f y =
    let y = case x of
        0 -> 0
        _ -> 1
    in y

parse error on input ‘->’ というエラーメッセージが出たら、

f x =
    let y = case x of
            0 -> 0
            _ -> 1
    in y

こう書き換えればコンパイルが通ります。

再現コード

このコードが最小再現コードになります。調査環境は IDE One（ghc 8.0.1）です。

f x =
    let y = case x of
        0 -> 0
        _ -> 1
    in y

注: 言うまでもないかもしれませんが、このコードは

f 0 = 0
f _ = 1

と書くべきです。これはあくまでコンパイルエラーを起こすためのコードであり、実際にはここまで単純なコードではない（このような書き換えができない）ものと考えてください。

なぜエラーになるのか

まず前提として、Haskell の let 式の書式はこうです。

let x = 0
    y = 1
in x + y

{-
let 変数名1 = 式1
    変数名2 = 式2
in 式0
-}

したがって、エラーになるコードをコンパイラが見ると

let y = case x of
    0 -> 0
    _ -> 1
in y

let の2行目では 変数名 = 式 の形が来ると予想しているために、エラーになります。0 は変数名として不正なのでそこでエラーになって欲しいところですが、実際にエラーメッセージが表示されるのは -> の部分になります。

つまり、コンパイラにとっては 0 -> 0 や _ -> 1 は case ではなく let に属しているように見えているということです。人間にとっては 0 -> 0 が case の一部なのは自明ですが、以下のようなコードであればどうでしょうか。

let y = case x of
    z -> 0
    w = 2
in y + w

case がどこまで続いているのか、let で束縛されるのはどれか、すぐに判別できたでしょうか。コンパイラとしては、z や w を見ただけではこれが let の一部なのか case の一部なのかわかりません。決定しようとすれば次のトークンである = か -> を見る必要があります。しかしそれではパースが大変になるので、Haskell は文法を簡単にする道を選んだのでしょう。

解決方法

0 -> 0 が let と case のどちらに属するかわからないのですから、インデントにより明確化すれば OK です。

let y = case x of
        0 -> 0
        _ -> 1
in y
--  ^ let
--      ^ case

let と case で合わせて 2段階インデントを深くすればいい訳です。

なお、case の範囲さえわかればいいので、次のような書き方でも問題ありません。

let y = case x of {
    0 -> 0;
    _ -> 1;
    }
in y

インデントルールの闇そんなことなかった

追記: 以下の記述は誤りです。詳細はコメント欄を参照してください。

以下のコードで、f はコンパイルでき g はコンパイルできません（in IDE One Haskell ghc 8.0.1）。なぜだかわかりますか？

-- OK
f x =
  let y = case x of  -- 2 spaces
       0 -> 0        -- 2 + 4 + 1 spaces
       _ -> 1
  in y

-- OK
f x =
    let y = case x of  -- 4 spaces
         0 -> 0        -- 4 + 4 + 1 spaces
         _ -> 1
    in y

-- OK
f x =
        let y = case x of  -- 1 tab (8 spaces)
                0 -> 0     -- 2 tabs (8 + 4 + 4 spaces)
                _ -> 1
        in y

-- Error
g x =
    let y = case x of  -- 4 spaces
        0 -> 0         -- 4 + 4 spaces
        _ -> 1
    in y

-- Error
g x =
  let y = case x of  -- 2 spaces
      0 -> 0         -- 2 + 2 + 2 spaces
      _ -> 1
  in y

どうやら Haskell は、インデントは 4スペースでするもの、という前提を持っているようです。let の前のスペースの数に関わらず、letの桁位置から4+1スペース離れれば let とは別のものとして扱っています。とにかく、余計な混乱を防ぐには、

Haskell のインデントはスペース 4 つを使え

ということのようです。ところで、その割に2スペースでインデントされたコードをよく見るのはなぜなんでしょうか。この挙動を制御するようなコンパイルオプションがあるとか？