如何在使用递归方案编写的表达式评估器中编写更少的样板答案

【问题标题】：How to write less boilerplate in a expression evaluator written with recursion-schemes如何在使用递归方案编写的表达式评估器中编写更少的样板
【发布时间】：2018-02-03 17:43:30
【问题描述】：

使用recursion-scheme 库编写抽象语法树和相应的表达式评估器很容易：

{-# LANGUAGE TypeFamilies #-}
{-# LANGUAGE DeriveFunctor #-} 
{-# LANGUAGE DeriveFoldable #-} 
{-# LANGUAGE DeriveTraversable #-}
{-# LANGUAGE TemplateHaskell #-}
{-# LANGUAGE LambdaCase #-}

import Data.Functor.Foldable 
import Data.Functor.Foldable.TH

data Expr  = Plus Expr  Expr 
           | Mult Expr Expr 
           | Const Expr 
         deriving (Show, Eq)
makeBaseFunctor ''Expr  
-- Write a simple evaluator
eval :: Expr -> Int 
eval = cata alg 
  where 
    alg = \case
      PlusF  x y  -> (+) x y
      MultF  x y  -> (*) x y
      ConstF x    -> x

现在看看eval的where子句中alg函数的大小写。我认为所有的 x 和 y 变量应该没有必要。因此，我正在寻找某种方式（语法、语言扩展等）删除这个样板并写：

  PlusF  -> (+)
  MultF  -> (*)
  ConstF -> id

【问题讨论】：

标签： haskell syntax boilerplate recursion-schemes

【解决方案1】：

https://hackage.haskell.org/package/catamorphism-0.5.1.0/docs/Data-Morphism-Cata.html 推导出ExprF 的变态。

{-# LANGUAGE TypeFamilies #-}
{-# LANGUAGE DeriveFunctor #-} 
{-# LANGUAGE DeriveFoldable #-} 
{-# LANGUAGE DeriveTraversable #-}
{-# LANGUAGE TemplateHaskell #-}

import Data.Functor.Foldable 
import Data.Functor.Foldable.TH
import Data.Morphism.Cata

data Expr 
  = Plus Expr Expr 
  | Mult Expr Expr 
  | Const Expr 
  deriving (Show, Eq)
makeBaseFunctor ''Expr
$(makeCata defaultOptions ''ExprF)

-- Write a simple evaluator
eval :: Expr -> Int 
eval = cata $ exprF (+) (*) id

请注意，它还可以推导出 Expr 的变态，产生 eval = expr (+) (*) id 并让您跳过此特定用例的 Data.Functor.Foldable.TH。

【讨论】：

我个人不喜欢exprF (+) (*) id 调用函数的方式。看起来容易出错，因为它很容易弄乱参数（交换+ 和*）。明确指定从构造函数到函数的映射对我来说看起来更好。

【解决方案2】：

或者，您可以重构您的语言，使其一方面具有二元运算，另一方面具有一元运算。你会写：

data BinOp = PlusOp | MultOp deriving (Show, Eq)
data UnOp  = ConstOp deriving (Show, Eq)

data Expr  = Bin BinOp Expr  Expr
           | Un  UnOp  Expr
         deriving (Show, Eq)
makeBaseFunctor ''Expr

然后评估者变成：

eval :: Expr -> Int
eval = cata $ \case
  BinF op l r -> bin op l r
  UnF  op v   -> un op v
  where
    bin = \case
      PlusOp -> (+)
      MultOp -> (*)

    un = \case
      ConstOp -> id

【讨论】：