haskell - 编写 `(forall a . Class a => Class (f a)) => Class (Type f)` 形式的实例

Question

我通过从 MyType Maybe 执行自然转换来在我的一个程序中执行默认分辨率。至MyType Identity .我想推导出 ToJSON这些类型的实例。我知道Maybe和 Identity有实例ToJSON a => ToJSON (Maybe a)和 ToJSON a => ToJSON (Identity a) .

我想声明以下形式的一个实例:

instance (forall a . ToJSON a => ToJSON (f a)) => ToJSON (MyType f)

这似乎是向类型系统提出的合理要求。我想演示一个 ToJSON MyType f 的实例，前提是我总能得到 ToJSON (f a)对于每个 ToJSON a .用逻辑符号表示，这就像说我可以证明某些属性 P 的 (P(a) ⇒ P(f(a))) ⇒ P(h(f))。这对我来说似乎很好。

不幸的是，我得到以下语法错误:

• Illegal polymorphic type: forall a. ToJSON a => ToJSON (f a)
  A constraint must be a monotype
• In the context: (forall a. ToJSON a => ToJSON (f a))
  While checking an instance declaration
  In the instance declaration for ‘ToJSON (GpgParams f)’

它看起来像 QuantifiedConstraints提案将提供此语法，但尚未实现。

我可以尝试通过实现我自己的类 JSONable 来解决这个限制。 .

class JSONable f where
  jsonize :: f a -> Value

  default jsonize :: (ToJSON a, ToJSON (f a)) => f a -> Value
  jsonize = toJSON

不幸的是，这意味着放弃标准库中所有使用需要 ToJSON 的函数。约束。

据我所知，在这种情况下，最好的权衡是简单地放弃并为以下内容编写显式实例:

instance ToJSON (MyType Maybe)
instance ToJSON (MyType Identity)

这真的和语言一样强大吗？所需的实例只是格式错误吗？或者实际上是否可以在 Haskell 中为现有类型类声明这样的实例？

Answer 1

在 QuantifiedConstraints 到来之前，有一个标准的解决方案来编码像 forall a. ToJSON a => ToJSON (f a) 这样的约束。 ，这看起来就像你提到的，但我们不必放弃使用 ToJSON 的函数约束。
forall a. ToJSON a => ToJSON (f a)是对 f 的约束:我们可以将其定义为类型类。幸运的是，aeson already has ToJSON1 .

class ToJSON1 f where  -- encoding of `forall a. ToJSON a => ToJSON (f a)`
  ...

并使用该类有一个功能

toJSON1 :: (ToJSON1 f, ToJSON a) => f a -> Value

如果有任何类型 F有一个实例 ToJSON1 F ，那么预计它的 ToJSON实例等价于

instance ToJSON a => ToJSON (F a) where
  toJSON = toJSON1

这样 ToJSON1 F确实编码 forall a. ToJSON a => ToJSON1 (F a) .

aeson 似乎缺少的一件事是解决 ToJSON (f a) 的方法。给定的约束 ToJSON1 f和 ToJSON a ，但您也可以使用以下新类型( Identity 的高级版本)对其进行编码:

newtype Id1 f a = Id1 { unId1 :: f a }

instance (ToJSON1 f, ToJSON a) => ToJSON (Id1 f a) where
  toJSON = toJSON1 . unId1

然后定义 ToJSON (MyType f) ，我们可以先申请 coerce :: MyType f -> MyType (Id1 f) .

import Data.Coerce

instance ToJSON1 f => ToJSON (MyType f) where
  toJSON = (...) . (coerce :: MyType f -> MyType (Id1 f))
    {- in "(...)" we can use functions that require "ToJSON (Id1 f a)", which is informally equivalent to "ToJSON (f a)" -}