Deriving 详解

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Deriving 详解

本文介绍 Haskell 中 deriving 的详细用法。

Deriving 的常规用法

对于如下代码： 

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data A = MkA Int deriving (Show, Eq)
上面的类型 A 派生为了 Show 和 Eq 的实例，这使得我们可以打印 A 的实例，也可以对两个 A 类型的实例进行相等的比较，即：

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λ> MkA 3
MkA 3
λ> MkA 3 == MkA 4
False

StandaloneDeriving

Haskell 允许将类型的声明和派生分开写，这需要开启 StandaloneDeriving 扩展。

使用 StandaloneDeriving 有以下好处： 1. 可以使类型的定义和派生的实现不在同一个文件中 2. 可以实现更加具体的派生规则

例如： 

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data A a = MkA a
deriving instance Eq a => Eq (A (Maybe a))
这样就允许 MkA (Just 3) == MkA (Just 4) 的比较，但是会拒绝 MkA 3 == MkA 4。

对 newtype 进行派生

看如下代码：

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newtype A = MkA Int deriving (Show)

在这里 A 实际上是对 Int 的一个包装，我们希望可以实现在 A 上的四则运算，当写下 newtype A = MkA Int deriving (Show, Num) 时，会发现编译器报错：

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<interactive>:1:29: error:
    • Can't make a derived instance of ‘Num A’:
        ‘Num’ is not a stock derivable class (Eq, Show, etc.)
        Try GeneralizedNewtypeDeriving for GHC's newtype-deriving extension
    • In the newtype declaration for ‘A’

因为编译器仍然在类型 A 上去实现对 Num 的推导，而 A 本身并不是 Num 类型的实例，所以无法执行。

此时可以启用 GeneralisedNewtypeDeriving 扩展，当普通的派生在 newtype 上无法实现时，会自动考虑使用 newtype 包装的类型。开启扩展后便可以实现在 A 上的四则运算了：

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λ> {-# LANGUAGE GeneralisedNewtypeDeriving #-}
λ> newtype A = MkA Int deriving (Show, Num)
λ> MkA 3 + MkA 4
MkA 7

派生任意 type class

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{-# LANGUAGE DeriveAnyClass #-}

class F a where
    f :: a
    f = undefined

data A = MkA deriving (Show, F)

在开启 DeriveAnyClass 扩展后，我们可以对任意的 class 进行派生。

派生策略

考虑上文提到的

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λ> {-# LANGUAGE GeneralisedNewtypeDeriving #-}
λ> newtype A = MkA Int deriving (Show, Num)
λ> MkA 3 + MkA 4
MkA 7

既然 Num 可以在 newtype 上派生，Show 是不是也可以？答案是肯定的，通过开启 DerivingStrategies 扩展，可以手动指定派生的规则：

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{-# LANGUAGE DeriveAnyClass #-}
{-# LANGUAGE DerivingStrategies #-}
{-# LANGUAGE GeneralizedNewtypeDeriving #-}

class F a where
    f :: a
    f = undefined

newtype A = MkA Int
    deriving newtype (Show)
    deriving stock (Eq)
    deriving anyclass (F)

在上述代码中 deriving newtype (Show) 表示 Show 的派生依据 newtype 的策略，即 MkA 3 会被直接显示为 3，deriving stock (Eq) 表示用普通的策略派生 Eq，而 deriving anyclass (F) 则表明使用 anyclass 的策略进行派生。

Deriving via

Deriving via 是一种更广泛的表明派生策略的方式，它允许依照已经是某一 typec class 的实例来进行派生，使用 Deriving via 需要开启 DerivingVia 扩展。

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newtype A = MkA Int
    deriving Show via Int

这里的 via 表明 A 类型根据 Int 的 Show 的方式进行派生。

via 可以更复杂，详见官方文档。