无法为“Char”定义自定义“Arbitrary”实例，因为它已经存在

Question

我尝试遵循 Introduction to Quickcheck 并想测试我的函数，该函数接受包含数字的字符串。为此，我为 Char:

定义了一个 Arbitrary 实例

instance Arbitrary Char where
    arbitrary = choose ('0', '9')

但是 ghc 抱怨说：

A.hs:16:10:
Duplicate instance declarations:
  instance Arbitrary Char -- Defined at A.hs:16:10
  instance [overlap ok] [safe] Arbitrary Char
    -- Defined in ‘Test.QuickCheck.Arbitrary’

如何告诉它忘记已经定义的实例并使用我自己的实例？或者它根本不会那样工作（这很奇怪，因为本教程采用了这种方法）？

Answer 1

正如@carsten-könig 所建议的，一个解决方案是为 Char 制作一个 newtype 包装器。这不是解决方法，而是一种正确且非常好的方法，可以避免与孤儿实例相关的整个 class 问题（在另一个模块中定义的 typeclasses 的实例），阅读更多关于此类问题here.

此外，当存在多个具有不同行为的可能实例时，这种方法被广泛使用。

例如，考虑在 Data.Monoid 中定义的 Monoid 类型 class 为：

class Monoid a where
    mempty  :: a           -- ^ Identity of 'mappend'
    mappend :: a -> a -> a -- ^ An associative operation

正如您可能已经知道的那样，Monoid 是一种可以相互附加的值类型（使用 mappend），并且存在一个 'identity' 值 mempty 满足规则 mappend mempty a == a（将标识附加到值 a 会导致 a）。列表有一个明显的 Monoid 实例：

class Monoid [a] where
    mempty  = []
    mappend = (++)

定义 Int 也很容易。确实整数加上加法运算形成一个正确的幺半群

class Monoid Int where
    mempty  = 0
    mappend = (+)

但它是整数唯一可能的幺半群吗？当然不是，整数乘法会形成另一个适当的幺半群：

class Monoid Int where
    mempty  = 1
    mappend = (*)

两个实例都是正确的，但现在我们遇到了一个问题：如果您尝试计算 1 `mappend` 2，则无法确定必须使用哪个实例。

这就是为什么 Data.Monoid 将数字实例包装到新类型包装器中，即 Sum 和 Product。

更进一步，你的陈述

instance Arbitrary Char where
    arbitrary = choose ('0', '9')

可能会很混乱。它说 "I am an arbitrary character" 但只产生数字字符。在我看来，这会好得多：

newtype DigitChar = DigitChar Char deriving (Eq, Show)

instance Arbitrary DigitChar where
    arbitrary = fmap DigitChar (choose ('0', '9'))

小菜一碟。您可以更进一步，隐藏 DigitChar 构造函数，提供 digitChar 'smart constructor'，这将不允许创建实际上不是数字的 DigitChar。

关于你的问题"Do you know why that's not the approach the tutorial took?"，我觉得原因很简单，教程好像是2006年写的，在those days quickcheck中根本就没有定义一个Arbitrary Char 的实例。所以教程中的代码在过去是完全有效的。

Answer 2

您不需要为临时测试输入生成创建新的 Arbitrary 实例。您可以使用 QuickCheck's forAll combinator 明确选择一个 Gen a 到一个函数：

digit :: Gen Char
digit = choose ('0', '9)

prop_myFun = forAll digit $ \x -> isAwesome (myFun x)

无法为“Char”定义自定义“Arbitrary”实例，因为它已经存在

Can't define custom `Arbitrary` instance for `Char` since it already exists

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