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Haskellでの派生はどのように機能しますか？

代数 Haskellのデータ型（ADT）は、いくつかのtypeclasses（Show、Eqなど）sからderivingによって。

data  Maybe a  =  Nothing | Just a
  deriving (Eq, Ord)

私の質問は、このderivingはどのように機能するか、つまり、Haskellは派生ADTの派生型クラスの関数を実装する方法をどのように知るのでしょうか？

また、derivingが特定のタイプクラスのみに制限されているのはなぜですか？派生可能な独自のタイプクラスを作成できないのはなぜですか？

haskelltypeclassderived-typesderived-instancesderiving
95
Abhinav Sarkar

簡単な答えは、魔法です:-)。つまり、自動導出はHaskellの仕様に組み込まれており、すべてのコンパイラーが独自の方法で実装することを選択できます。ただし、拡張可能にする方法については多くの作業があります。

派生 は、Haskellが独自の派生メカニズムを作成できるツールです。

GHCは以前は Generic Classes と呼ばれる派生型クラス拡張を提供していましたが、やや弱いため、めったに使用されませんでした。これは現在取り除かれており、このペーパーで説明されているように、新しい一般的な導出メカニズムを統合する作業が進行中です。 http://www.dreixel.net/research/pdf/gdmh.pdf

詳細については、以下を参照してください。

68
sclv

Haskell 98レポートから：

派生インスタンスが許可されるPreludeのクラスは、Eq、Ord、Enum、Bounded、Show、およびRead ...のみです。

これらのタイプクラスを派生させる方法の説明は次のとおりです。 http://www.haskell.org/onlinereport/derived.html#derived-appendix

18
tibbe

Template Haskell を使用して、deriving-clausesと同様の方法でインスタンス宣言を生成することができます。

次の例は、 Haskell Wiki から恥知らずに盗まれています。

この例では、次のHaskellコードを使用します

$(gen_render ''Body)

次のインスタンスを生成します。

instance TH_Render Body where
  render (NormalB exp) = build 'normalB exp
  render (GuardedB guards) = build 'guardedB  guards

関数 gen_render上記の定義は次のとおりです。 （このコードは上記の使用法とは別のモジュールにある必要があることに注意してください）。

-- Generate an intance of the class TH_Render for the type typName
gen_render :: Name -> Q [Dec]
gen_render typName =
  do (TyConI d) <- reify typName -- Get all the information on the type
     (type_name,_,_,constructors) <- typeInfo (return d) -- extract name and constructors                  
     i_dec <- gen_instance (mkName "TH_Render") (conT type_name) constructors
                      -- generation function for method "render"
                      [(mkName "render", gen_render)]
     return [i_dec]  -- return the instance declaration
             -- function to generation the function body for a particular function
             -- and constructor
       where gen_render (conName, components) vars 
                 -- function name is based on constructor name  
               = let funcName = makeName $ unCapalize $ nameBase conName 
                 -- choose the correct builder function
                     headFunc = case vars of
                                     [] -> "func_out"
                                     otherwise -> "build" 
                      -- build 'funcName parm1 parm2 parm3 ...
                   in appsE $ (varE $ mkName headFunc):funcName:vars -- put it all together
             -- equivalent to 'funcStr where funcStr CONTAINS the name to be returned
             makeName funcStr = (appE (varE (mkName "mkName")) (litE $ StringL funcStr))

次の関数とタイプを使用します。

コードを読みやすくするために、最初にいくつかの類義語を入力します。

type Constructor = (Name, [(Maybe Name, Type)]) -- the list of constructors
type Cons_vars = [ExpQ] -- A list of variables that bind in the constructor
type Function_body = ExpQ 
type Gen_func = Constructor -> Cons_vars -> Function_body
type Func_name = Name   -- The name of the instance function we will be creating
-- For each function in the instance we provide a generator function
-- to generate the function body (the body is generated for each constructor)
type Funcs = [(Func_name, Gen_func)]

主な再利用可能な機能。インスタンスの関数を生成するために、関数のリストを渡します。

-- construct an instance of class class_name for type for_type
-- funcs is a list of instance method names with a corresponding
-- function to build the method body
gen_instance :: Name -> TypeQ -> [Constructor] -> Funcs -> DecQ
gen_instance class_name for_type constructors funcs = 
  instanceD (cxt [])
    (appT (conT class_name) for_type)
    (map func_def funcs) 
      where func_def (func_name, gen_func) 
                = funD func_name -- method name
                  -- generate function body for each constructor
                  (map (gen_clause gen_func) constructors)

上記のヘルパー関数。

-- Generate the pattern match and function body for a given method and
-- a given constructor. func_body is a function that generations the
-- function body
gen_clause :: (Constructor -> [ExpQ] -> ExpQ) -> Constructor -> ClauseQ
gen_clause func_body data_con@(con_name, components) = 
      -- create a parameter for each component of the constructor
   do vars <- mapM var components
      -- function (unnamed) that pattern matches the constructor 
      -- mapping each component to a value.
      (clause [(conP con_name (map varP vars))]
            (normalB (func_body data_con (map varE vars))) [])
       -- create a unique name for each component. 
       where var (_, typ) 
                 = newName 
                   $ case typ of 
                     (ConT name) -> toL $ nameBase name
                     otherwise   -> "parm"
               where toL (x:y) = (toLower x):y

unCapalize :: [Char] -> [Char]
unCapalize (x:y) = (toLower x):y

また、Syb III/replib 0.2から取得した一部の借用ヘルパーコード。

typeInfo :: DecQ -> Q (Name, [Name], [(Name, Int)], [(Name, [(Maybe Name, Type)])])
typeInfo m =
     do d <- m
        case d of
           d@(DataD _ _ _ _ _) ->
            return $ (simpleName $ name d, paramsA d, consA d, termsA d)
           d@(NewtypeD _ _ _ _ _) ->
            return $ (simpleName $ name d, paramsA d, consA d, termsA d)
           _ -> error ("derive: not a data type declaration: " ++ show d)

     where
        consA (DataD _ _ _ cs _)    = map conA cs
        consA (NewtypeD _ _ _ c _)  = [ conA c ]

        {- This part no longer works on 7.6.3
        paramsA (DataD _ _ ps _ _) = ps
        paramsA (NewtypeD _ _ ps _ _) = ps
        -}

        -- Use this on more recent GHC rather than the above
        paramsA (DataD _ _ ps _ _) = map nameFromTyVar ps
        paramsA (NewtypeD _ _ ps _ _) = map nameFromTyVar ps

        nameFromTyVar (PlainTV a) = a
        nameFromTyVar (KindedTV a _) = a


        termsA (DataD _ _ _ cs _) = map termA cs
        termsA (NewtypeD _ _ _ c _) = [ termA c ]

        termA (NormalC c xs)        = (c, map (\x -> (Nothing, snd x)) xs)
        termA (RecC c xs)           = (c, map (\(n, _, t) -> (Just $ simpleName n, t)) xs)
        termA (InfixC t1 c t2)      = (c, [(Nothing, snd t1), (Nothing, snd t2)])

        conA (NormalC c xs)         = (simpleName c, length xs)
        conA (RecC c xs)            = (simpleName c, length xs)
        conA (InfixC _ c _)         = (simpleName c, 2)

        name (DataD _ n _ _ _)      = n
        name (NewtypeD _ n _ _ _)   = n
        name d                      = error $ show d

simpleName :: Name -> Name
simpleName nm =
   let s = nameBase nm
   in case dropWhile (/=':') s of
        []          -> mkName s
        _:[]        -> mkName s
        _:t         -> mkName t
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Lii