Haskell 在运行时使用GADTs进行类型转换

我正在设计一种类型化的正式语言，也就是说，一种正式语言，其中每个字母都有特定类型的表示。到目前为止，我有以下几点：

{-#语言数据类型}
{-#语言灵活语境#-}
{-#语言灵活实例}
{-#语言GADTs}
{-#语言实例sigs}
{-#语言等级}
{-#语言范围类型变量#-}
{-#语言类型#-}
{-#语言类型族{-}
导入数据。种类
数据类型Y（s:：c）=标记
类字符c，其中
showVal:：Typey（s:：ca）->a->ShowS
类别字符（字母l）=>字母l，其中
数据族字母l:：*->*
数据符号l（a:：字母l s），其中
终端：：（字母l）=>s->符号l（a:：字母l-s）
实例（字母l）=>显示（符号LA）其中
showsPrec d（终端val）=showVal（标记：：类型Y a）val
--示例语言
数据示例语言=示例语言
实例字母表示例语言在哪里
数据字母示例语言a where
变量：：字母ExampleLanguage字符串
Comment:：Letter example语言字符串
EqualSign:：Letter ExampleLanguage（）
Deref:：Letter ExampleLanguage（）
实例字符（字母ExampleLanguage），其中
--showVal（\：Typey变量）=showString
--showVal（\：Typey Comment）=showString
--showVal（\：Typey EqualSign）=常量$showString“=”
--showVal（\：Typey Deref）=const$showString“*”
showVal=常量$showString“错误”
测试：：符号示例语言注释
测试=终端“一些注释”

您可能已经看到我开始实现

showVal

，但是在这里，我在完成实现时遇到了问题。当我尝试取消注释

实例字母（Character ExampleLanguage）

中的行时，编译器很快就会抱怨：

main.hs:40:14: error:
    • Couldn't match type ‘a1’ with ‘()’
      ‘a1’ is a rigid type variable bound by
        the type signature for:
          showVal :: forall k (a :: k) a1 (s :: Character
                                                  ExampleLanguage a1).
                     Typey s -> a1 -> ShowS
        at main.hs:38:5
      Expected type: Typey 'EqualSign
        Actual type: Typey s
    • When checking that the pattern signature: Typey 'EqualSign
        fits the type of its context: Typey s
      In the pattern: _ :: Typey EqualSign
      In an equation for ‘showVal’:
          showVal (_ :: Typey EqualSign) = const $ showString "="
    • Relevant bindings include
        showVal :: Typey s -> a1 -> ShowS (bound at main.hs:38:5)

我不确定我是否理解编译器在抱怨什么。从

Character ExampleLanguage

的GADT定义可以清楚地看出，我正在尝试模式匹配不同的构造函数，根据字母输出不同的字符串

---

我怎样才能做到这一点？数据格式不是固定的，只要

符号

包含有关字母表、字母和字母表示类型的类型信息，就可以随意修改它。

模式匹配GADT的构造函数，而不是它们的类型

{-# LANGUAGE FlexibleContexts      #-}
{-# LANGUAGE FlexibleInstances     #-}
{-# LANGUAGE GADTs                 #-}
{-# LANGUAGE TypeFamilies          #-}

class Character c where
  showVal :: c a -> a -> ShowS

class Character (Letter l) => Alphabet l where
  data family Letter l :: * -> *

-- Example language
data ExampleLanguage = ExampleLanguage

instance Alphabet ExampleLanguage where
  data Letter ExampleLanguage a where
    Variable :: Letter ExampleLanguage String
    Comment :: Letter ExampleLanguage String
    EqualSign :: Letter ExampleLanguage ()
    Deref :: Letter ExampleLanguage ()

instance Character (Letter ExampleLanguage) where
    showVal Variable = showString
    showVal Comment = showString
    showVal EqualSign = const $ showString "="
    showVal Deref = const $ showString "*"

将此标记包含在

符号中

，以便以后可以在其上进行模式匹配

{-# LANGUAGE DataKinds             #-}
{-# LANGUAGE TypeInType            #-}

data Symbol l (a :: Letter l s) where
  Terminal :: Letter l s -> s -> Symbol l (a :: Letter l s)

instance (Alphabet l) => Show (Symbol l a) where
  showsPrec d (Terminal tag val) = showVal tag val

test :: Symbol ExampleLanguage Comment
test = Terminal Comment "some comment"

---

模式匹配在GADT的构造函数上，而不是在其类型上

{-# LANGUAGE FlexibleContexts      #-}
{-# LANGUAGE FlexibleInstances     #-}
{-# LANGUAGE GADTs                 #-}
{-# LANGUAGE TypeFamilies          #-}

class Character c where
  showVal :: c a -> a -> ShowS

class Character (Letter l) => Alphabet l where
  data family Letter l :: * -> *

-- Example language
data ExampleLanguage = ExampleLanguage

instance Alphabet ExampleLanguage where
  data Letter ExampleLanguage a where
    Variable :: Letter ExampleLanguage String
    Comment :: Letter ExampleLanguage String
    EqualSign :: Letter ExampleLanguage ()
    Deref :: Letter ExampleLanguage ()

instance Character (Letter ExampleLanguage) where
    showVal Variable = showString
    showVal Comment = showString
    showVal EqualSign = const $ showString "="
    showVal Deref = const $ showString "*"

将此标记包含在

符号中

，以便以后可以在其上进行模式匹配

{-# LANGUAGE DataKinds             #-}
{-# LANGUAGE TypeInType            #-}

data Symbol l (a :: Letter l s) where
  Terminal :: Letter l s -> s -> Symbol l (a :: Letter l s)

instance (Alphabet l) => Show (Symbol l a) where
  showsPrec d (Terminal tag val) = showVal tag val

test :: Symbol ExampleLanguage Comment
test = Terminal Comment "some comment"

---

我不知道如何用这种方法实现

实例（字母l）=>显示（符号l a）

a

是这种情况下的特定字母，但它在类型信息中，不能作为参数传递给showVal，对吗？除非GHC中有一些我不知道的进展，类型

Symbol example language Comment

没有意义，因为

Comment

是GADT的构造函数，无法升级。GHC 8让我很惊讶。我添加了如何定义

Symbol

。剩下的一个问题是：这现在是合法的：

（终端注释“某些注释”）：：Symbol ExampleLanguage变量

，即如果两个字母具有相同的类型，编译器将不会发现我在构造函数中输入了不同的字母和类型，我不知道如何实现

实例（字母l）=>显示（符号l a）在这种情况下，
a
是特定的字母，但它在类型信息中，不能作为参数传递到showVal中，对吗？除非GHC中有一些我不知道的进展，否则类型
符号ExampleLanguage Comment
没有意义，因为
Comment
是G的构造函数ADT和无法升级。GHC 8让我很惊讶。我添加了如何定义
符号
。还有一个问题：这现在是合法的：
（终端注释“某些注释”）：：Symbol example language Variable
即如果两个字母具有相同的类型，编译器将不会发现我在构造函数和类型中输入了不同的字母