haskell - GHC 不会选择唯一可用的实例

Question

我正在尝试在 Haskell 中编写 CSS DSL，并使语法尽可能接近 CSS。一个困难是某些术语既可以作为属性也可以作为值出现。例如 flex: 你可以在 CSS 中使用 "display: flex"和 "flex: 1"。

我让自己受到 Lucid API 的启发，它基于函数参数覆盖函数以生成属性或 DOM 节点(有时也共享名称，例如 <style> 和 <div style="..."> )。

无论如何，我遇到了一个问题，即 GHC 无法在一个应该选择两个可用类型类实例之一的地方对代码(不明确的类型变量)进行类型检查。只有一个实例适合(实际上，在类型错误中，GHC 会打印“这些潜在实例存在:”然后它只列出一个)。我很困惑，考虑到单个实例的选择，GHC 拒绝使用它。当然，如果我添加显式类型注释，那么代码就会编译。下面的完整示例(仅依赖于 mtl，对于 Writer)。

{-# LANGUAGE FlexibleInstances #-}
module Style where

import Control.Monad.Writer.Lazy


type StyleM = Writer [(String, String)]
newtype Style = Style { runStyle :: StyleM () }


class Term a where
    term :: String -> a

instance Term String where
    term = id

instance Term (String -> StyleM ()) where
    term property value = tell [(property, value)]


display :: String -> StyleM ()
display = term "display"

flex :: Term a => a
flex = term "flex"

someStyle :: Style
someStyle = Style $ do
    flex "1"     -- [1] :: StyleM ()
    display flex -- [2]

和错误:

Style.hs:29:5: error:
    • Ambiguous type variable ‘a0’ arising from a use of ‘flex’
      prevents the constraint ‘(Term
                                  ([Char]
                                   -> WriterT
                                        [(String, String)]
                                        Data.Functor.Identity.Identity
                                        a0))’ from being solved.
        (maybe you haven't applied a function to enough arguments?)
      Probable fix: use a type annotation to specify what ‘a0’ should be.
      These potential instance exist:
        one instance involving out-of-scope types
          instance Term (String -> StyleM ()) -- Defined at Style.hs:17:10
    • In a stmt of a 'do' block: flex "1"
      In the second argument of ‘($)’, namely
        ‘do { flex "1";
              display flex }’
      In the expression:
        Style
        $ do { flex "1";
               display flex }
Failed, modules loaded: none.

我找到了两种编译这段代码的方法，但我都不满意。

在使用 flex 函数的地方添加显式注释 ([1])。

将使用 flex 的行移到 do block 的末尾(例如，注释掉 [2])。

我的 API 和 Lucid 之间的一个区别是 Lucid 术语始终采用一个参数，而 Lucid 使用fundeps，这可能为 GHC 类型检查器提供了更多信息(以选择正确的类型类实例)。但在我的情况下，这些术语并不总是有论据(当它们作为值出现时)。

Answer 1

问题是 Term 的 String -> StyleM () 实例仅在使用 StyleM 参数化 () 时才存在。但是在类似的do-block中

someStyle :: Style
someStyle = Style $ do
    flex "1"
    return ()

没有足够的信息知道哪个是 flex "1" 中的类型参数，因为返回值被丢弃了。

此问题的常见解决方案是 "constraint trick" 。它需要类型相等约束，所以你必须启用 {-# LANGUAGE TypeFamilies #-} 或 {-# LANGUAGE GADTs #-} 并像这样调整实例:

{-# LANGUAGE TypeFamilies #-}

instance (a ~ ()) => Term (String -> StyleM a) where
    term property value = tell [(property, value)]

这告诉编译器:“你不需要知道确切的类型 a 来获取实例，所有类型都有一个!但是，一旦确定了实例，你总是会发现类型毕竟是 ()! "

这个技巧是亨利福特的“你可以有任何你喜欢的颜色，只要它是黑色的”的 typeclass 版本。尽管存在歧义，编译器仍可以找到一个实例，并且找到该实例为他提供了足够的信息来解决歧义。

它之所以有效，是因为 Haskell 的实例解析从不回溯，所以一旦实例“匹配”，编译器必须提交它在实例声明的前提条件中发现的任何相等性，或者抛出类型错误。