如何处理需要额外类型约束的类型类实例

Question

我发现自己处于我想要定义的类型类实例需要额外类型约束的情况。具体来说，我想为Trie a 类型定义Show：

data Trie a = Node {
    label :: a,
    edges :: DM.Map a (Trie a),
    isFinal :: Bool
}

Show 的实例是：

import qualified Data.Tree as DT

instance (Show a, Eq a, Eq (Trie a)) => Show (Trie a) where
    show trie@(Node label edges _) = DT.drawTree (mapTree show $ toDataTree trie)

我在这里需要Eq a 和Eq (Trie a)，因为我使用toDataTree 将Trie a 转换为DT.Tree a 并需要这些类型约束：

import qualified Data.Map as DM

toDataTree :: (Eq a, Eq (Trie a)) => Trie a -> DT.Tree a
toDataTree (Node label edges isFinal)
    | edges == DM.empty = DT.Node label (map toDataTree (DM.elems edges))
    | otherwise = DT.Node label []

mapTree :: (a -> b) -> DT.Tree a -> DT.Tree b
mapTree f (DT.Node rootLabel subForest) = DT.Node (f rootLabel) $ map (mapTree f) subForest

虽然这确实可以编译，但当我真正想在 Trie a 上调用 print 时（在这种情况下，a = Char）我得到了

• No instance for (Eq (Trie Char)) arising from a use of ‘print’
• In a stmt of an interactive GHCi command: print it

这一定是因为我需要将这些额外的类型约束添加到Show 的实例中。所以我的方法可能是错误的。

对于类型类实例定义所需的附加类型约束，正确的解决方案是什么？

Answer 1

我假设您的程序中的 toDataTree 守卫存在错误，您的意思是：

| edges /= DM.empty = ...

但是，您不需要 Eq 实例来检查地图是否为空。如果您改用DM.null，则可以从toDataTree 和Show 实例中删除Eq 约束：

toDataTree :: Trie a -> DT.Tree a
toDataTree (Node label edges isFinal)
    | not (DM.null edges) = DT.Node label 
                             (map toDataTree (DM.elems edges))
    | otherwise = DT.Node label []

事实上，如果 map 是空的，那么映射其元素无论如何都会产生一个空列表，所以你可以进一步简化为：

toDataTree :: Trie a -> DT.Tree a
toDataTree (Node label edges isFinal)
  = DT.Node label (map toDataTree (DM.elems edges))

无论如何，这应该可以解决您当前的问题。

抛开所有这些，错误的原因是您没有为任何Trie 提供任何Eq 实例。您可以在Trie 的定义中添加deriving (Eq) 子句：

data Trie a = Node {
    label :: a,
    edges :: DM.Map a (Trie a),
    isFinal :: Bool
} deriving (Eq)

这可能会给你一个关于脆弱内部绑定的可怕警告，但你可以从Show 实例和toDataTree 中删除Eq (Trie a) 约束（因为它们将被Eq a 约束暗示）警告消失。

如前所述，您仍然不想这样做，因为使用 DM.null 并完全绕过 Eq 实例是更好的做法。