为什么 Haskell 的实例定义中需要构造函数

Question

任何人都可以解释这个错误：

实例头中的语法错误（需要构造函数）

class Nullable v where
  default_val :: v


instance Num a => Nullable a where  -- error reported here
  default_val = 0::a

谢谢

Answer 1

首先，hackage 可以满足您的需求。

其次，不要编写

instance OtherClass a => Class a where

它们不能按您想要的方式工作的表单实例。 （YMMV 使用 GHC 以外的编译器，但即使如此我也不认为这是一个好主意）。大概您的意图是创建多个实例，例如：

instance Num a => Nullable a where  -- error reported here
  default_val = 0::a

instance Bounded a => Nullable a where
  default_val = minBound

您可以将类型类约束视为函数的额外参数，如下所示：

instance Num a => Nullable a where
  default_val = NumDict a -> 0::a

instance Bounded a => Nullable a where
  default_val = BoundedDict a -> minBound

然后 ghc 实际上会看到这些类实例，如下所示：

instance Nullable a where
  default_val = NumDict a -> 0::a

instance Nullable a where
  default_val = BoundedDict a -> minBound

现在，编译器应选择哪个实例？有两个实例都声称对所有类型都有效。所以出现了编译器错误。

即使您有一种基于类型类的实例，这也是一个问题。假设您有这些实例：

instance Num a => Nullable a where
  default_val = 0::a

instance Nullable String where
  default_val = ""

instance Nullable BS.ByteString where
  default_val = BS.empty

第一个仍然被认为对所有类型都有效，因此 ghc 表示它需要 OverlappingInstances 扩展才能使用它们。这并不完全是邪恶的。但是当您尝试使用它时，不久之后 ghc 将需要另一个扩展，IncoherentInstances。

很多人害怕使用 UndecidableInstances，但这种担心是错误的。 UndecidableInstances 可能发生的最糟糕情况是编译不会终止（但通常会终止）。 IncoherentInstances 是一个应该会引起恐惧的扩展，因为它会给你的代码带来厄运。如果 GHC 说您必须启用 IncoherentInstances，则意味着您需要更改代码。

tl;dr

不要编写以下形式的实例

instance OtherClass a => Class a where

他们不做你想做的事。

Answer 2

Haskell 中有一条规则，约束必须“小于”实例本身。我不太明白它背后的理论依据，但实际上你可以用 newtype 来解决它。

newtype N a = N a

instance Num a => Nullable (N a) where
    default_val = N 0

GHC 还可以选择禁用其中一些规则。请参阅http://www.haskell.org/ ghc/docs/latest/html/users_guide/type-class-extensions.html

另请注意，您不能将 ::a 放在那里。它在实例声明中并不引用相同的 a，但被视为通用 a，这在那里没有任何意义。

Answer 3

讨论

您的代码不是有效的 Haskell。不要误会我的意思 - 它是 Haskell 社区中常见的形式，并且可以由 GHC 编译，但我强烈建议您不要将“Haskell”与“Haskell 加上 GHC 可以提供的所有扩展”混淆。

1）您正在使用另一个类型类作为约束来实例化一个类型类，并且没有任何类型构造函数。在 Haskell 2010 中，您必须有一个类型构造函数：

相应实例声明的一般形式为：
实例cx′ => C (T u1 … uk) 其中 { d } 其中 k ≥ 0。 类型 (T u1
… uk) 必须采用应用于 simple 的类型构造函数 T 的形式
类型变量 u1, … uk;此外，T 不能是类型同义词，
并且用户界面必须全部不同。

GHC 在这里提供的扩展是 FlexibleInstances 和 UndecidableInstances。

2) 您在实例中明确指定 default_val 类型。这是完全没有必要的，但如果您坚持的话，它也有一个名为 作用域类型变量。

简短

您需要的扩展可以使用 语言杂注：

{-# LANGUAGE FlexibleInstance UndecidableInstances ScopedTypeVariables #-}

或者在 ghc 或 ghci 的命令行（实际上只是一个包装纸ghc)：

ghci -XFLexibleInstances -XUnderstandMyIntent

同样，许多扩展都是以 GHC 为中心的。你的代码永远不会在任何其他著名的 Haskell 编译器上运行，或者我的名字不是 John Meacham。

Answer 4

还有另一种解决方案：此处描述的约束族：

http://dorchard.wordpress.com/2011/09/22/constraint-kinds-in-haskell-finally-bringing-us-constraint-families/

class Expr sem where
    constraint Pre sem a
    constant :: Pre sem a => a -> sem a
    add :: Pre sem a => sem a -> sem a -> sem a

instance Expr E where
    constraint Pre E a = Num a
    ...

它说它在 GHC 中可用HEAD 或 GHC 7.4（发布后）。