获取Haskell中类型类中的实例列表

有没有一种方法可以通过编程方式获取类型类的实例列表

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我觉得编译器必须知道这些信息才能进行类型检查和编译代码，所以有没有办法告诉编译器：嘿，你知道那个类的那些实例，请在这里列出它们（作为字符串或它们的任何表示形式）。

我想，这是不可能的。我向您解释了typeclass（用于GHC）的实现，从中可以看出，编译器不需要知道哪些类型是typeclass的实例。它只需要知道特定类型是否为实例

typeclass将被转换为数据类型。作为一个例子，让我们以

Eq

：

class Eq a where
  (==),(/=) :: a -> a -> Bool

typeclass将被翻译成一种字典，包含其所有功能：

data Eq a = Eq {
    (==) :: a -> a -> Bool,
    (/=) :: a -> a -> Bool
  }

然后将每个typeclass约束转换为包含字典的额外参数：

elem :: Eq a => a -> [a] -> Bool
elem _ [] = False
elem a (x:xs) | x == a    = True
              | otherwise = elem a xs

变成：

elem :: Eq a -> a -> [a] -> Bool
elem _  _ [] = False
elem eq a (x:xs) | (==) eq x a = True
                 | otherwise   = elem eq a xs

重要的是，字典将在运行时传递。想象一下，您的项目包含许多模块。GHC不必检查所有模块的实例，它只需查找实例是否在任何地方定义

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但是如果您有可用的源代码，我想对实例使用旧式的

grep

就足够了。

对现有类自动执行此操作是不可能的。对于您自己的类及其实例，您可以这样做。您需要通过模板Haskell（或者准引用）声明所有内容，它会自动生成一些奇怪的数据结构，对声明的实例进行编码。定义奇怪的数据结构并让模板Haskell这样做，这些细节留给任何有用例的人

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也许您可以在构建中添加一些模板Haskell或其他魔法，将所有源文件作为运行时可用的文本（c.f.程序quine）包含在内。然后您的程序将“grep self”…

一旦您得到如下实例声明，就会遇到很多问题

instance Eq a => Eq [a] where
    [] == [] = True
    (x:xs) == (y:ys) = x == y && xs == ys
    _ == _ = False

及

以及单个具体实例（例如，

实例Eq Bool

）

您将获得无限多的实例列表，用于

Eq

-

Bool

，

[[Bool]]

，

[[Bool]]]

等等，

（Bool，Bool）

，

（（Bool，Bool），Bool）

，

（（Bool，Bool），Bool）

等等，以及这些实例的各种组合，如

（（Bool，Bool.），[Bool]），Bool）

等等。不清楚如何在

字符串中表示这些；即使是
TypeRep
的列表也需要一些非常聪明的枚举

编译器可以（尝试）推断某个类型是否是任何给定类型的
Eq
实例，但它不会读入范围中的所有实例声明，然后只是开始推断所有可能的实例，因为这永远不会结束

当然，重要的问题是，你需要这个做什么
 请参阅haskell文档模板：

使用
reify
，您可以获得一条信息记录，其中包含类的实例列表。您还可以直接使用
isClassInstance
和
classInstances
。
您可以使用Template Haskell在给定类型类的范围内生成实例

import Language.Haskell.TH

-- get a list of instances
getInstances :: Name -> Q [ClassInstance]
getInstances typ = do
  ClassI _ instances <- reify typ
  return instances

-- convert the list of instances into an Exp so they can be displayed in GHCi
showInstances :: Name -> Q Exp
showInstances typ = do
  ins <- getInstances typ
  return . LitE . stringL $ show ins

另一种有用的技术是使用GHCi显示给定类型类范围内的所有实例

Prelude> :info Num
class (Eq a, Show a) => Num a where
  (+) :: a -> a -> a
  (*) :: a -> a -> a
  (-) :: a -> a -> a
  negate :: a -> a
  abs :: a -> a
  signum :: a -> a
  fromInteger :: Integer -> a
    -- Defined in GHC.Num
instance Num Integer -- Defined in GHC.Num
instance Num Int -- Defined in GHC.Num
instance Num Float -- Defined in GHC.Float
instance Num Double -- Defined in GHC.Float

编辑：需要知道的重要一点是，编译器只知道任何给定模块（或ghci提示符等）中作用域中的类型类。因此，如果在没有导入的情况下调用
showInstances
TH函数，则只能从Prelude中获取实例。如果作用域中有其他模块，例如Data.Word，那么您也会看到所有这些实例。
实际上，编译器不知道定义了哪些实例。它唯一能做的就是检查一个类型是否是一个typeclass的实例。编译器只需要知道特定类型是否为实例，但在任何时候，编译器都可以枚举作用域中的所有实例并生成所需的列表。例如，如果您使用
：info Num
，GHCi将执行此操作。这似乎仅适用于GHC 7和TH 2.5。在TH2.4.0.1中尝试这样做似乎并没有给我想要的东西。这是新功能吗？我正在运行GHC 7.6.3。下面是答案的更新：
[ClassInstance]
现在是
[InstanceDec]
。此外，我还需要在GHCi中运行
：set-XTemplateHaskell
，以复制该示例。
*Main> $(showInstances ''Num)
"[ClassInstance {ci_dfun = GHC.Num.$fNumInteger, ci_tvs = [], ci_cxt = [], ci_cls = GHC.Num.Num, ci_tys = [ConT GHC.Integer.Type.Integer]},ClassInstance {ci_dfun = GHC.Num.$fNumInt, ci_tvs = [], ci_cxt = [], ci_cls = GHC.Num.Num, ci_tys = [ConT GHC.Types.Int]},ClassInstance {ci_dfun = GHC.Float.$fNumFloat, ci_tvs = [], ci_cxt = [], ci_cls = GHC.Num.Num, ci_tys = [ConT GHC.Types.Float]},ClassInstance {ci_dfun = GHC.Float.$fNumDouble, ci_tvs = [], ci_cxt = [], ci_cls = GHC.Num.Num, ci_tys = [ConT GHC.Types.Double]}]"

Prelude> :info Num
class (Eq a, Show a) => Num a where
  (+) :: a -> a -> a
  (*) :: a -> a -> a
  (-) :: a -> a -> a
  negate :: a -> a
  abs :: a -> a
  signum :: a -> a
  fromInteger :: Integer -> a
    -- Defined in GHC.Num
instance Num Integer -- Defined in GHC.Num
instance Num Int -- Defined in GHC.Num
instance Num Float -- Defined in GHC.Float
instance Num Double -- Defined in GHC.Float