Wie funktioniert Ableiten Arbeit in Haskell?

StackOverflow https://stackoverflow.com/questions/3864647

Frage

Algebraische Datentypen (ADT) in Haskell automatisch Instanzen einige werden können typeclasse s (wie Show, Eq) von Ableiten von ihnen. 

data  Maybe a  =  Nothing | Just a
  deriving (Eq, Ord)

Meine Frage ist, wie funktioniert diese deriving Arbeit, das heißt wie funktioniert Haskell weiß, wie die Funktionen des abgeleiteten typeclass für die Ableitung ADT zu implementieren?

Auch, warum ist deriving nur auf bestimmte typeclasses beschränkt? Warum kann ich nicht schreibe meine eigene typeclass, die abgeleitet werden können?

War es hilfreich?

Lösung

Die kurze Antwort ist, Magie :-). Das heißt, dass die automatische Ableiten in die spec Haskell gebacken wird, und jeder Compiler können wählen, es auf seine eigene Weise zu implementieren. Es gibt viel Arbeit, wie man es jedoch erweiterbar zu machen.

Derive ist ein Werkzeug für Haskell, damit Sie Ihre eigene Ableitungsmechanismen schreiben.

GHC verwendet, um eine ableitbar Typ Klassenerweiterung http://www.dreixel.net/research/pdf/gdmh.pdf

Weitere Informationen hierzu finden Sie unter:

Andere Tipps

Aus dem Haskell 98 Bericht:

  

Die einzigen Klassen im Prelude, für die abgeleitete Instanzen zulässig sind, Eq, Ord, Enum, Bounded, Show, und lesen ...

Hier ist die Beschreibung, wie diese Typklassen abzuleiten: http: // www .haskell.org / onlinereport / derived.html # abgeleitet-Anhang

Es ist möglich, Template Haskell verwenden Instanzdeklarationen in einer ähnlichen Art und Weise zu Ableiten-Klauseln zu erzeugen.

Das folgende Beispiel wird schamlos gestohlen aus dem Haskell Wiki :

  

In diesem Beispiel verwenden wir den folgenden Haskell Code 

$(gen_render ''Body)
     

das folgende Beispiel erzeugen: 

instance TH_Render Body where
  render (NormalB exp) = build 'normalB exp
  render (GuardedB guards) = build 'guardedB  guards
     

Die Funktion gen_render oben ist wie folgt definiert. (Beachten Sie, dass dieser Code in separaten Modul aus der obigen Verwendung sein muss). 

-- Generate an intance of the class TH_Render for the type typName
gen_render :: Name -> Q [Dec]
gen_render typName =
  do (TyConI d) <- reify typName -- Get all the information on the type
     (type_name,_,_,constructors) <- typeInfo (return d) -- extract name and constructors                  
     i_dec <- gen_instance (mkName "TH_Render") (conT type_name) constructors
                      -- generation function for method "render"
                      [(mkName "render", gen_render)]
     return [i_dec]  -- return the instance declaration
             -- function to generation the function body for a particular function
             -- and constructor
       where gen_render (conName, components) vars 
                 -- function name is based on constructor name  
               = let funcName = makeName $ unCapalize $ nameBase conName 
                 -- choose the correct builder function
                     headFunc = case vars of
                                     [] -> "func_out"
                                     otherwise -> "build" 
                      -- build 'funcName parm1 parm2 parm3 ...
                   in appsE $ (varE $ mkName headFunc):funcName:vars -- put it all together
             -- equivalent to 'funcStr where funcStr CONTAINS the name to be returned
             makeName funcStr = (appE (varE (mkName "mkName")) (litE $ StringL funcStr))
     

, die die folgenden Funktionen und Typen verwendet.

     

Zunächst einige Typen Synonyme den Code besser lesbar machen. 

type Constructor = (Name, [(Maybe Name, Type)]) -- the list of constructors
type Cons_vars = [ExpQ] -- A list of variables that bind in the constructor
type Function_body = ExpQ 
type Gen_func = Constructor -> Cons_vars -> Function_body
type Func_name = Name   -- The name of the instance function we will be creating
-- For each function in the instance we provide a generator function
-- to generate the function body (the body is generated for each constructor)
type Funcs = [(Func_name, Gen_func)]
     

Die Hauptwiederverwendbare Funktion. Wir geben ihm die Liste der Funktionen, die Funktionen der Instanz zu erzeugen. 

-- construct an instance of class class_name for type for_type
-- funcs is a list of instance method names with a corresponding
-- function to build the method body
gen_instance :: Name -> TypeQ -> [Constructor] -> Funcs -> DecQ
gen_instance class_name for_type constructors funcs = 
  instanceD (cxt [])
    (appT (conT class_name) for_type)
    (map func_def funcs) 
      where func_def (func_name, gen_func) 
                = funD func_name -- method name
                  -- generate function body for each constructor
                  (map (gen_clause gen_func) constructors)
     

Eine Hilfsfunktion der oben genannten. 

-- Generate the pattern match and function body for a given method and
-- a given constructor. func_body is a function that generations the
-- function body
gen_clause :: (Constructor -> [ExpQ] -> ExpQ) -> Constructor -> ClauseQ
gen_clause func_body data_con@(con_name, components) = 
      -- create a parameter for each component of the constructor
   do vars <- mapM var components
      -- function (unnamed) that pattern matches the constructor 
      -- mapping each component to a value.
      (clause [(conP con_name (map varP vars))]
            (normalB (func_body data_con (map varE vars))) [])
       -- create a unique name for each component. 
       where var (_, typ) 
                 = newName 
                   $ case typ of 
                     (ConT name) -> toL $ nameBase name
                     otherwise   -> "parm"
               where toL (x:y) = (toLower x):y

unCapalize :: [Char] -> [Char]
unCapalize (x:y) = (toLower x):y
     

Und einige geliehene Helfer Code genommen von Syb III / replib 0,2. 

typeInfo :: DecQ -> Q (Name, [Name], [(Name, Int)], [(Name, [(Maybe Name, Type)])])
typeInfo m =
     do d <- m
        case d of
           d@(DataD _ _ _ _ _) ->
            return $ (simpleName $ name d, paramsA d, consA d, termsA d)
           d@(NewtypeD _ _ _ _ _) ->
            return $ (simpleName $ name d, paramsA d, consA d, termsA d)
           _ -> error ("derive: not a data type declaration: " ++ show d)

     where
        consA (DataD _ _ _ cs _)    = map conA cs
        consA (NewtypeD _ _ _ c _)  = [ conA c ]

        {- This part no longer works on 7.6.3
        paramsA (DataD _ _ ps _ _) = ps
        paramsA (NewtypeD _ _ ps _ _) = ps
        -}

        -- Use this on more recent GHC rather than the above
        paramsA (DataD _ _ ps _ _) = map nameFromTyVar ps
        paramsA (NewtypeD _ _ ps _ _) = map nameFromTyVar ps

        nameFromTyVar (PlainTV a) = a
        nameFromTyVar (KindedTV a _) = a


        termsA (DataD _ _ _ cs _) = map termA cs
        termsA (NewtypeD _ _ _ c _) = [ termA c ]

        termA (NormalC c xs)        = (c, map (\x -> (Nothing, snd x)) xs)
        termA (RecC c xs)           = (c, map (\(n, _, t) -> (Just $ simpleName n, t)) xs)
        termA (InfixC t1 c t2)      = (c, [(Nothing, snd t1), (Nothing, snd t2)])

        conA (NormalC c xs)         = (simpleName c, length xs)
        conA (RecC c xs)            = (simpleName c, length xs)
        conA (InfixC _ c _)         = (simpleName c, 2)

        name (DataD _ n _ _ _)      = n
        name (NewtypeD _ n _ _ _)   = n
        name d                      = error $ show d

simpleName :: Name -> Name
simpleName nm =
   let s = nameBase nm
   in case dropWhile (/=':') s of
        []          -> mkName s
        _:[]        -> mkName s
        _:t         -> mkName t
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