处理可组合的免费 DSL 中的模糊类型

Question

我正在构建几个基于 'free monads' 和 'datatypes a la carte' 的 DSL，使用 free 和 compdata 包（本质上类似于 Combining Free types）。

虽然这适用于一些简单的 DSL，但我坚持使用具有类型参数的 DSL，在不依赖于此类型参数的 constructor/command 的情况下，导致 模糊类型参数 来自 GHC 的错误。

为了澄清，这里有一些代码：

{-# LANGUAGE DeriveFunctor #-}
{-# LANGUAGE FlexibleContexts #-}
{-# LANGUAGE TypeOperators #-}

module DSL where

import Data.Comp
import Control.Monad.Free

type Index = Int

data DSL a next = Read Index (a -> next)
                | Write a (Index -> next)
                | GetLastIndex (Index -> next)
    deriving (Functor)

read :: (Functor f, DSL a :<: f, MonadFree f m) => Index -> m a
read idx = liftF (inj (Read idx id))

write :: (Functor f, DSL a :<: f, MonadFree f m) => a -> m Index
write a = liftF (inj (Write a id))

-- This works
getLastIndex' :: MonadFree (DSL a) m => m Index
getLastIndex' = liftF (GetLastIndex id)

-- This doesn't:
--
--     Could not deduce (Data.Comp.Ops.Subsume
--                         (compdata-0.10:Data.Comp.SubsumeCommon.ComprEmb
--                            (Data.Comp.Ops.Elem (DSL a0) f))
--                         (DSL a0)
--                         f)
--     from the context (Functor f, DSL a :<: f, MonadFree f m)
--       bound by the type signature for
--                  getLastIndex :: (Functor f, DSL a :<: f, MonadFree f m) => m Index
--       at simple.hs:30:17-66
--     The type variable ‘a0’ is ambiguous
--     In the ambiguity check for the type signature for ‘getLastIndex’:
--       getLastIndex :: forall (m :: * -> *) (f :: * -> *) a.
--                       (Functor f, DSL a :<: f, MonadFree f m) =>
--                       m Index
--     To defer the ambiguity check to use sites, enable AllowAmbiguousTypes
--     In the type signature for ‘getLastIndex’:
--       getLastIndex :: (Functor f, DSL a :<: f, MonadFree f m) => m Index

getLastIndex :: (Functor f, DSL a :<: f, MonadFree f m) => m Index
-- getLastIndex = liftF (inj (GetLastIndex id))
getLastIndex = _

按照 GHC 的提示，尝试通过启用 AllowAmbiguousTypes 扩展来实现这一点并没有让我更进一步。我尝试在类型签名中添加一些 forall a 风格的东西，但无济于事。

有什么方法可以让这个模式起作用吗？

Answer 1

这是一个比较有名的“单点”开奖限制。

简而言之，如果我们有一个 f 函子，它本身有一个或多个内部类型索引，那么对于包含该函子的开和，类型推断会受到很大影响。

为了说明原因，假设我们有一个包含 DSL () 和 DSL Int 的开放总和。 GHC 必须为其中之一选择一个实例，但使用 getLastIndex 是不可能的，因为参数或 return 类型中未提及 a 参数。 GHC 从上下文中基本上没有关于 a 的信息。

这可以通过使用 Data.Proxy:

import Data.Proxy

getLastIndex ::
  forall a f m.
  (Functor f, DSL a :<: f, MonadFree f m)
  => Proxy a -> m Index
getLastIndex _ = liftF (inj (GetLastIndex id :: DSL a Index))

或者，如果我们要求开和中只有一个 DSL，我们可以恢复良好的类型推断和明确性。然而，这涉及为像 DSL 这样的函子（具有内部类型索引的函子）重写 :<: 的类型级查找代码。我们不能按原样使用 compdata 真正做到这一点，因为它不会导出相关的 type-level machinery.

我写了一个 minimal example 来说明上面的实现对你的情况来说是什么样的。我不把它贴在这里，因为它有点长而且没有启发性。请注意，内部索引的选择完全由函子的构造函数和开和决定。这也修复了其他情况的类型推断；例如，对于旧代码，如果 x 是数字文字或任何多态值，我们必须对 Write x f 的每次使用进行类型注释，而在新代码中它会被推断出来。

另外，请注意示例实现仅适用于具有单个内部索引的仿函数！如果我们想要 DSL a b next，那么我们也必须为这种情况编写新代码，或者改用 DSL '(a, b) next。

处理可组合的免费 DSL 中的模糊类型

Handling ambiguous types in composable free DSLs

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