“模式匹配”代数类型数据构造函数

Question

让我们考虑一个具有许多构造函数的数据类型：

data T = Alpha Int | Beta Int | Gamma Int Int | Delta Int

我想编写一个函数来检查是否使用同一个构造函数生成两个值：

sameK (Alpha _) (Alpha _) = True
sameK (Beta _) (Beta _) = True
sameK (Gamma _ _) (Gamma _ _) = True
sameK _ _ = False

维护 sameK 并不有趣，无法轻松检查其正确性。例如，当向 T 添加新的构造函数时，很容易忘记更新 sameK。我省略了一行来举个例子：

-- it’s easy to forget:
-- sameK (Delta _) (Delta _) = True

问题是如何避免 sameK 中的样板？或者如何确保它检查所有 T 构造函数？

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我发现的解决方法是为每个构造函数使用单独的数据类型，派生Data.Typeable，并声明一个公共类型类，但我不喜欢这个解决方案，因为它是可读性要差得多，否则只有一个简单的代数类型适合我：

{-# LANGUAGE DeriveDataTypeable #-}

import Data.Typeable

class Tlike t where
  value :: t -> t
  value = id

data Alpha = Alpha Int deriving Typeable
data Beta = Beta Int deriving Typeable
data Gamma = Gamma Int Int deriving Typeable
data Delta = Delta Int deriving Typeable

instance Tlike Alpha
instance Tlike Beta
instance Tlike Gamma
instance Tlike Delta

sameK :: (Tlike t, Typeable t, Tlike t', Typeable t') => t -> t' -> Bool
sameK a b = typeOf a == typeOf b

Answer 1

另一种可能的方法：

sameK x y = f x == f y
  where f (Alpha _)   = 0
        f (Beta _)    = 1
        f (Gamma _ _) = 2
        -- runtime error when Delta value encountered

运行时错误并不理想，但比默默给出错误答案要好。

Answer 2

查看 Data.Data 模块，特别是 toConstr 函数。与 {-# LANGUAGE DeriveDataTypeable #-} 一起，您将获得一个 1 行解决方案，适用于作为 Data.Data 实例的任何类型。您无需了解 SYB 的全部内容！

如果由于某种原因（坚持拥抱？），这不是一个选择，那么这里有一个非常丑陋且非常缓慢的黑客攻击。仅当您的数据类型是Showable（例如，通过使用deriving (Show) - 这意味着内部没有函数类型）时，它才有效。

constrT :: T -> String
constrT = head . words . show
sameK x y = constrT x == constrT y

constrT 通过显示 T 值的最外层构造函数的字符串表示形式，将其分解为单词，然后获取第一个。我给出了一个显式的类型签名，这样您就不会想在其他类型上使用它（并逃避单态性限制）。

一些值得注意的缺点：

• 当您的类型具有中缀构造函数（例如data T2 = Eta Int | T2 :^: T2）时，
• 如果您的某些构造函数具有共享前缀，这会变得更慢，因为必须比较大部分字符串。
• 不适用于具有自定义 show 的类型，例如许多库类型。

也就是说，它是 Haskell 98...但这大概是我能说的关于它的唯一优点了！

Answer 3

一般来说，您需要使用像 Scrap Your Boilerplate 或 uniplate 这样的泛型库来执行此操作。

如果您不想如此严厉，您可以使用 Dave Hinton 的解决方案以及空记录快捷方式：

...
where f (Alpha {}) = 0
      f (Beta {}) = 1
      f (Gamma {}) = 2

这样您就不必知道每个构造函数有多少个参数。但显然仍有一些不足之处。

Answer 4

在某些情况下，“废弃你的样板”库会有所帮助。

http://www.haskell.org/haskellwiki/Scrap_your_boilerplate

Answer 5

您绝对可以使用泛型来消除样板文件。您的代码是教科书示例，为什么我（和许多其他人从不在顶层使用_通配符）。虽然写出所有案例很乏味，但比处理错误要简单得多。

在这个令人高兴的示例中，我不仅会使用 Dave Hinton 的解决方案，还会在辅助函数 f 上添加 INLINE pragma。