檢查一個類型是否是Haskell中的Show實例？

Question

假設我在Haskell有一個簡單的數據類型存儲的值：

data V a = V a 

我想使V展會的一個實例，不管的類型。如果a是Show的一個實例，則show (V a)應返回show a，否則應返回錯誤消息。或者在僞Haskell中：

instance Show (V a) where 
    show (V a) = if a instanceof Show 
        then show a 
        else "Some Error." 

這種行爲在Haskell中如何實現？

Answer 1

正如我在評論中所述，在內存中分配的運行時對象在Haskell程序中沒有類型標記。因此，沒有像Java中那樣的通用instanceof操作。

考慮以下內容也很重要。在Haskell中，對於初步近似（即忽略一些初學者不應該過早處理的奇特東西），所有運行時函數調用都是單態。也就是說，編譯器直接或間接地知道可執行程序中每個函數調用的單態（非泛型）類型。即使你的V類型的show函數有一個泛型類型：

-- Specialized to `V a` 
show :: V a -> String -- generic; has variable `a` 

...你不能真正寫在運行時調用該函數沒有程序的情況，直接或間接地告訴編譯器到底是什麼類型的a會在每一個電話中。因此，例如：

-- Here you tell it directly that `a := Int` 
example1 = show (V (1 :: Int)) 

-- Here you're not saying which type `a` is, but this just "puts off" 
-- the decision—for `example2` to be called, *something* in the call 
-- graph will have to pick a monomorphic type for `a`. 
example2 :: a -> String 
example2 x = show (V x) ++ example1 

由此看來，希望你可以發現你要問什麼問題：

instance Show (V a) where 
    show (V a) = if a instanceof Show 
        then show a 
        else "Some Error." 

基本上，因爲對於a參數類型將在編譯知道任何實際調用show函數的時間，都沒有必要在運行時測試這種類型 - 您可以在編譯時測試它！一旦你掌握這個，你就導致了威爾休厄爾的建議：

-- No call to `show (V x)` will compile unless `x` is of a `Show` type. 
instance Show a => Show (V a) where ... 

---

編輯：更具建設性的答案也許可能是這樣的：你V類型必須是多個個案標籤聯合。這確實需要使用GADTs擴展：

{-# LANGUAGE GADTs #-} 

-- This definition requires `GADTs`. It has two constructors: 
data V a where 
    -- The `Showable` constructor can only be used with `Show` types. 
    Showable :: Show a => a -> V a 
    -- The `Unshowable` constructor can be used with any type. 
    Unshowable :: a -> V a 

instance Show (V a) where 
    show (Showable a) = show a 
    show (Unshowable a) = "Some Error." 

但是，這不是一個類型是否爲Show實例，你的代碼是負責瞭解在編譯時在Showable構造函數是要使用的運行時檢查。

Answer 2

即使你可以這樣做，這將是一個糟糕的設計。我會建議增加一個Show約束a：

instance Show a => Show (V a) where ... 

如果要存儲成員不在的Show的實例的容器數據類型，那麼你應該創建一個新的數據類型前他們。

Answer 3

您可以從這個庫中：https://github.com/mikeizbicki/ifcxt。能夠調用show的值可能有或沒有Show實例是它提供的第一個示例之一。這是你如何能適應，對V a：

{-# LANGUAGE FlexibleContexts #-} 
{-# LANGUAGE FlexibleInstances #-} 
{-# LANGUAGE RankNTypes #-} 
{-# LANGUAGE TemplateHaskell #-} 
{-# LANGUAGE KindSignatures #-} 
{-# LANGUAGE ScopedTypeVariables #-} 
{-# LANGUAGE MultiParamTypeClasses #-} 
{-# LANGUAGE UndecidableInstances #-} 

import IfCxt 
import Data.Typeable 

mkIfCxtInstances ''Show 

data V a = V a 

instance forall a. IfCxt (Show a) => Show (V a) where 
    show (V a) = ifCxt (Proxy::Proxy (Show a)) 
     (show a) 
     "<<unshowable>>" 

---

這是該庫的精髓：

class IfCxt cxt where 
    ifCxt :: proxy cxt -> (cxt => a) -> a -> a 

instance {-# OVERLAPPABLE #-} IfCxt cxt where ifCxt _ t f = f 

我不完全瞭解，但是這是我怎麼想它工作原理：

這並不違反「開放的世界」的假設任何超過

instance {-# OVERLAPPABLE #-} Show a where 
    show _ = "<<unshowable>>" 

確實。該方法實際上非常類似於此：添加一個默認情況以回溯所有沒有範圍實例的類型。但是，它增加了一些間接性，以避免混淆現有實例（並允許不同的函數指定不同的默認值）。 IfCxt作品AA「元級」，對限制類，指示這些實例是否存在，與表示默認情況下「假」：

instance {-# OVERLAPPABLE #-} IfCxt cxt where ifCxt _ t f = f 

它使用TemplateHaskell生成實例的一個長長的清單該類：

instance {-# OVERLAPS #-} IfCxt (Show Int) where ifCxt _ t f = t 
instance {-# OVERLAPS #-} IfCxt (Show Char) where ifCxt _ t f = t 

這也意味着，這是不在範圍內時mkIfCxtInstances被稱爲將被視爲不存在任何實例。

的proxy cxt參數用於一個Constraint傳遞給函數時，(cxt => a)參數（我不知道RankNTypes允許這）是一個參數，可以使用約束cxt，但只要這樣的說法是不使用的，約束不需要解決。這是類似的：

f :: (Show (a -> a) => a) -> a -> a 
f _ x = x 

的proxy參數提供的約束，那麼IfCxt約束求解，無論是t或f說法，如果它是t再有就是一些IfCxt實例，其中該約束提供，這意味着它可以直接解決，如果它是f那麼約束從不要求，因此它被丟棄。

---

該解決方案是不完善的（如新的模塊可以定義新Show情況下，這是行不通的，除非它也要求mkIfCxtInstances），但能夠做到這一點會違反了開放世界的假設。