禁用 Haskell 类型强制

Question

我有基于 hyperloglog. I'm trying to parametrize my Container with size, and use reflection 的示例，可以在容器的函数中使用此参数。

import           Data.Proxy
import           Data.Reflection

newtype Container p = Container { runContainer :: [Int] }
    deriving (Eq, Show)

instance Reifies p Integer => Monoid (Container p) where
  mempty = Container $ replicate (fromIntegral (reflect (Proxy :: Proxy p))) 0
  mappend (Container l) (Container r) = undefined

我蹩脚的 Monoid 实例根据具体化参数定义了 mempty，并做了一些 "type-safe" mappend。当我尝试对不同大小的容器求和时，它工作得很好，但因类型错误而失败。

但是它仍然可以被 coerce 欺骗，我正在寻找在编译时阻止它的方法：

ghci> :set -XDataKinds
ghci> :m +Data.Coerce
ghci> let c3 = mempty :: Container 3
ghci> c3
ghci> Container {runContaner: [0,0,0]}
ghci> let c4 = coerce c3 :: Container 4
ghci> :t c4
ghci> c4 :: Container 4
ghci> c4
ghci> Container {runContainer: [0,0,0]}

添加类型角色没有帮助

type role Container nominal

Answer 1

问题在于，只要构造函数在范围内，newtypes 就可以强制转换为它们的表示 - 事实上，这是 Coercible 的很大一部分动机。 Coercible 约束与任何其他类型的 class 约束一样，会自动为您搜索并放在一起，甚至更是如此。因此，coerce c3 发现您有

instance Coercible (Container p) [Int]
instance Coercible [Int] (Container p')

对于所有 p 和 p'，并愉快地通过

为您构建复合强制

instance (Coercible a b, Coercible b c) => Coercible a c

如果您不导出 Container 构造函数 – 无论如何您可能都想这样做！ – 然后它不再知道 newtype 等于它的表示（你失去了上面的前两个实例），并且你在其他模块中得到了期望的错误：

ContainerClient.hs:13:6:
    Couldn't match type ‘4’ with ‘3’
    arising from trying to show that the representations of
      ‘Container 3’ and
      ‘Container 4’ are the same
    Relevant role signatures: type role Container nominal nominal
    In the expression: coerce c3
    In an equation for ‘c4’: c4 = coerce c3

但是，您始终可以在定义 newtype 的模块中打破不变量（通过 coerce 或其他方式）。

附带说明一下，您可能不想在这里使用记录式访问器并将其导出；允许用户使用记录更新语法从你下面更改代码，所以

c3 :: Container 3
c3 = mempty

c3' :: Container 3
c3' = c3{runContainer = []}

生效。使 runContainer 成为一个独立的函数。

我们可以通过查看核心（通过 -ddump-simpl）来验证我们正在获得两个 newtype 表示约束的组合：在定义 Container 的模块中（我也称之为 Container），输出是（如果我们删除导出列表）

c4 :: Container 4
[GblId, Str=DmdType]
c4 =
  c3
  `cast` (Container.NTCo:Container[0] <GHC.TypeLits.Nat>_N <3>_N
          ; Sym (Container.NTCo:Container[0] <GHC.TypeLits.Nat>_N <4>_N)
          :: Container 3 ~R# Container 4)

读起来有点困难，但重要的是 Container.NTCo:Container[0]：NTCo 是 newtype [=37= 之间的 newtype 强制转换] 及其表示类型。 Sym 反过来，; 组成两个约束。

调用最终约束[=40=]；那么整个打字推导是

Sym :: (a ~ b) -> (b ~ a)
-- Sym is built-in

(;) :: (a ~ b) -> (b ~ c) -> (a ~ c)
-- (;) is built-in

γₙ :: k -> (p :: k) -> Container p ~ [Int]
γₙ k p = Container.NTCo:Container[0] <k>_N <p>_N

γ₃ :: Container 3 ~ [Int]
γ₃ = γₙ GHC.TypeLits.Nat 3

γ₄ :: Container 4 ~ [Int]
γ₄ = γₙ GHC.TypeLits.Nat 4

γ₄′ :: [Int] ~ Container 4
γ₄′ = Sym γ₄

γₓ :: Container 3 ~ Container 4
γₓ = γ₃ ; γ₄′

以下是我使用的源文件：

Container.hs:

{-# LANGUAGE FlexibleContexts, UndecidableInstances, ScopedTypeVariables,
             RoleAnnotations, PolyKinds, DataKinds #-}

module Container (Container(), runContainer) where

import Data.Proxy
import Data.Reflection
import Data.Coerce

newtype Container p = Container { runContainer :: [Int] }
    deriving (Eq, Show)
type role Container nominal

instance Reifies p Integer => Monoid (Container p) where
  mempty = Container $ replicate (fromIntegral (reflect (Proxy :: Proxy p))) 0
  mappend (Container l) (Container r) = Container $ l ++ r

c3 :: Container 3
c3 = mempty

-- Works
c4 :: Container 4
c4 = coerce c3

ContainerClient.hs:

{-# LANGUAGE DataKinds #-}

module ContainerClient where

import Container
import Data.Coerce

c3 :: Container 3
c3 = mempty

-- Doesn't work :-)
c4 :: Container 4
c4 = coerce c3

禁用 Haskell 类型强制

Disable Haskell type coercion

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coercion