没有存在类型的异构索引结构？

Question

我正在尝试构建异构索引结构并提出以下解决方案，但 I was told not to use existential types.

你能找到更好的解决方案吗？

我想保持接口定义（type 和class）和具体实现（data 和instance）之间的分离。 编辑遵循@hammar的评论：在实际应用中，值不是Shown，而是简单地存储一个查询；还 myData 是更复杂的附加记录。

如果这可以带来更好的解决方案，那么确切的要求是构建地图地图（内部地图）。每个内部映射都是同质的，形式为Map String a，但是每个内部映射可能对其值强制使用不同的类型。您也可以将其视为两级索引结构。实现不必使用Data.Map，但必须高效。

{-# LANGUAGE ExistentialQuantification #-}
module Scratch.SO_ExtistentialTypes where

import Data.Map

data HeteroValue = forall a. Show a => HV a 

instance Show HeteroValue where
    show (HV b) = show b

type MyMap = Map String HeteroValue

class MyClass c where 
    getMyMap :: c -> MyMap

data MyData = MyData {
    myMap ::  MyMap
}

instance MyClass MyData where
    getMyMap = myMap

这个 sn-p 可以使用 ghci 运行

let myMap = fromList [("key1", HV "abc"), ("key2", HV 123)] :: MyMap
let myData = MyData myMap
getMyMap myData 

Answer 1

这是面向对象语言的一个很好的模式，但它是众所周知的Haskell antipattern。 阅读那篇文章。我希望你阅读它胜过我所说的任何其他内容。

另见this answer，但附带条件是我认为 GADT 比存在类型更优雅（见下文）。

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请尝试找到编写程序的最佳函数式编程方式，而不是重新实现面向对象编程的最佳函数式编程方式。除了希望以 OO 风格进行编程之外，您还没有明确代码的任何目的。

（想象一下 Craig，一个刚接触 Java 的 C 程序员，他试图找到如何创建指向结构数组的指针，或者在尝试创建具有 malloc 功能的方法时卡住，或者因为没有指针而感到沮丧算术。Java 程序员珍妮特会问克雷格为什么他想自己做指针，垃圾收集有什么问题，以及当他们有内置边界检查的数组时，为什么会有人想要指针算术？真的是克雷格最好先学习编程惯用的 Java，然后再决定他真的不能没有 C 的哪些特性。OO 与 C 的“尽可能接近机器但仍然相对”的范式不同-机器独立的哲学。Craig 应该把学习新范式作为第一要务。这可能会让他成为一个更好的 C 程序员。不要去法国只说英语，看 CNN 和吃麦当劳！有一种感觉你应该是试图写你的 c尽可能以实用的方式颂歌。）

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如果您真的希望获得关于您的数据的其他信息，而不是它遵守您的合同，那么一种方法是使用 GADT。您应该知道 Haskell 会要求您坚持索赔；没有演员可以让你摆脱一个轻率的设计决定。 （强制转换是一种将编译时检查转变为运行时检查的方法，或者换一种说法，一种将编译时错误转变为运行时错误的方法。我不认为这是一件好事。）

{-# LANGUAGE GADTs #-}

class Contract a where
   toString :: a -> String
   fromInts :: Int -> Int -> a
   alter :: a -> a
   -- other functionality

data Encapsulated where
   Encapsulate :: Contract a => a -> Encapsulated

现在，一旦您封装了您的数据，您就可以对它做任何您想做的事情，就好像它是一个普通的数据类型一样，并且可以像这样恢复任何 Contracted 功能：

munged :: Encapsulated -> String
munged (Encapsulate a) = toString.alter.alter.alter $ a

如果你愿意，你可以在一张地图中存储一大堆 Encapsulated 数据，无需为你的存在做任何特别的事情或重新实现 Data.Map，因为，这里是强大的函数范式：@987654328 @ 对您的数据做出任何不假设。它是 parametric 多态性，适用于任何事物。任何东西，甚至功能。它所做的唯一假设是您的密钥是可排序的 (Ord k =>) 并且您的数据是同质的（我们的 GADT 是同质的，尽管是由异构数据制成的）。

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这是满足您要求的一种方式，但如果我们知道您想要它的目的，我们可以为您提供更好的建议。 （可能是另一个新问题！）请认真阅读我链接到的文章，看看您是否可以将您的类实现为充满函数/结果的数据类型，并将您的实例实现为该数据类型的函数。

Answer 2

进行“异构集合”的一种方法是使用Data.Dynamic。

module Scratch.SO_Dyn where

import Data.Dynamic
import Data.Map

type MyMap = Map String Dynamic

class MyClass c where 
    getMyMap :: c -> MyMap

data MyData = MyData {
    myMap ::  MyMap
}

instance MyClass MyData where
    getMyMap = myMap

您希望放入此地图的数据必须派生 Typeable。
使用{-# LANGUAGE DeriveDataTypeable #-} 和deriving (Data, Typeable)， 另见http://www.haskell.org/ghc/docs/7.6.1/html/users_guide/deriving.html#deriving-typeable。

然后您可以使用toDyn 将数据转换为Dynamic 类型，并使用fromDynamic 安全地将其从Dynamic 类型转换。

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虽然这是一种完全有效的方法，但我和许多其他 Haskeller 强烈建议您考虑制作自定义数据类型，而不是诉诸真正的异构集合。假设（本着万圣节的精神）您知道一个事实，您将在此地图中放入的唯一类型的东西是 Cats、Witches 和 Ghouls。

data Cat = ...
data Witch = ...
data Ghoul = ...

通过简单地标记每个可能的选项，您可以稍后确定每个选项是什么。

data HeteroValue
  = DarkOmen Cat
  | Hag Witch
  | Haunting Ghoul

case (Map.lookup "Midnight visitor" theMap) of
  Just (DarkOmen cat) -> hiss cat
  Just (Hag witch) -> cackle witch
  Just (Haunting ghoul) -> spook ghoul
  Nothing -> error ...

Answer 3

显然，您对HeteroValue 唯一能做的就是将其转换为show，即将其转换为String。考虑到这一点，存储值没有意义，您也可以只存储转换后的字符串：

type MyMap = Map String String

或

data HeteroData = HD { getShow :: String }
type MyMap = Map String HeteroData

这很容易被其他类型类采用。

如果您改为在 HeteroValue 上执行模式匹配等操作，则存在类型是一个很好的解决方案。