免费 Monad 的 MonadError 实例

Question

我用求和数据类型创建了一个非常有用的 Free Monad。这抽象了对持久数据存储的访问：

data DataStoreF next = 
     Create    Asset                           ( String -> next)
  |  Read      String                          ( Asset  -> next)
  |  Update    Asset                           ( Bool   -> next)
  |  UpdateAll [Asset]                         ( Bool   -> next)
  |  Delete    Asset                           ( Bool   -> next)
  |  [...] -- etc. etc.
  |  Error     String

type DataStore = Free DataStoreF

我想使 DataStore 成为 MonadError 的实例，并将错误消息处理为 (Free (Error str)):

instance MonadError String DataStore where
  throwError str = errorDS str
  catchError (Free (ErrorDS str)) f = f str
  catchError x _ = x

但我运行陷入重叠实例错误。

创建 DataStore monad 和 MonadError 实例的正确方法是什么？

Answer 1

Free 类型已经为所有个免费单子提供了一个 MonadError 实例：

instance (Functor m, MonadError e m) => MonadError e (Free m) where { ... }

当您编写 type DataStore = ... 时，您只是在定义一个 类型别名 ，它基本上是一个类型级别的宏。 DataStore 类型的所有使用都替换为其定义。这意味着使用 DataStore 与直接使用 Free DataStoreF 没有区别，所以当你这样做时：

instance MonadError String DataStore where { ... }

……你实际上是这样做的：

instance MonadError String (Free DataStoreF) where { ... }

…这与上面定义的实例冲突。

为了避免这种情况，您应该定义一个 newtype 来生成一个全新的类型，它可以有自己的实例，与 Free 上定义的实例无关。如果你使用 GeneralizedNewtypeDeriving 扩展，你可以避免很多样板文件，否则需要单独的 newtype:

{-# LANGUAGE GeneralizedNewtypeDeriving -}

data DataStoreF next = ...

newtype DataStore a = DataStore (Free DataStoreF a)
  deriving (Functor, Applicative, Monad)

instance MonadError String DataStore where { ... }

这应该可以避免实例重叠问题，而无需手动写出所有 Functor、Applicative 和 Monad 实例。

Answer 2

你的实例和图书馆给出的实例：

instance (Functor m, MonadError e m) => MonadError e (Free m)

确实有重叠，但这并不意味着它们不兼容。请注意，上面的实例在某种意义上比您的实例 'more general' - 任何与您的实例匹配的类型都将与该实例匹配。当使用 OverlappingInstances 扩展（或使用现代 GHC，{-# OVERLAP{S/PING/PABLE} #-} pragma）时，实例可能会重叠，并且最具体（最少一般）实例将是用过的。

没有扩展名，例如throwError "x" :: DataStore ()给出类型错误：

* Overlapping instances for MonadError [Char] (Free DataStoreF)
    arising from a use of `throwError'
  Matching instances:
    instance [safe] (Functor m, MonadError e m) =>
                    MonadError e (Free m)
      -- Defined in `Control.Monad.Free'
    instance [safe] MonadError String DataStore

但添加了编译指示

instance {-# OVERLAPS #-} 
  MonadError String DataStore where

表达式 throwError "x" :: DataStore () 仍然匹配两个实例，但由于一个比另一个（你写的那个）更具体，它被选中：

>throwError "x" :: DataStore ()
Free (Error "x")

免费 Monad 的 MonadError 实例

MonadError instance for a Free Monad

haskell

typeclass

overlapping-instances

free-monad