Haskell 声明一个typeclass的所有实例都在另一个typeclass中，而不修改原始类声明

Crypto API包中有一个Crypto.Random API，它指定了“伪随机数生成器”的含义

我使用System.Random的RandomGen类的实例实现了此API，即StdGen：

instance CryptoRandomGen StdGen where
  newGen bs = Right $ mkStdGen $ shift e1 24 + shift e2 16 + shift e3 8 + e4
    where (e1 : e2 : e3 : e4 : _) = Prelude.map fromIntegral $ unpack bs
  genSeedLength = Tagged 4
  genBytes n g = Right $ genBytesHelper n empty g
    where genBytesHelper 0 partial gen = (partial, gen)
          genBytesHelper n partial gen = genBytesHelper (n-1) (partial `snoc` nextitem) newgen
            where (nextitem, newgen) = randomR (0, 255) gen
  reseed bs _ = newGen bs

然而，此实现仅适用于StdGen类型，但它确实适用于System.Random的RandomGen typeclass中的任何内容

有没有一种方法可以说RandomGen中的所有内容都是使用给定垫片函数的CryptoRandomGen的成员？我希望能够在自己的代码中做到这一点，而不必更改这两个库中任何一个的源代码。我的直觉是把第一行改成

instance (RandomGen a) => CryptoRandomGen a where

---

但这在语法上似乎并不正确

据我所知，这是不可能的，除非您愿意打开（当然，这会使typechecker进入无限循环）。下面的示例使

Monad

的每个实例都成为

Functor

的实例：

{-# LANGUAGE FlexibleInstances, UndecidableInstances #-}

module Main
       where

import Control.Monad (liftM)

instance (Monad a) => Functor a where
    fmap = liftM


-- Test code
data MyState a = MyState { unM :: a }
               deriving Show

instance Monad MyState where
  return a = MyState a
  (>>=) m k = k (unM m)

main :: IO ()
main = print . fmap (+ 1) . MyState $ 1

测试：

*Main> :main
MyState { unM = 2 }

在您的情况下，这意味着：

{-# LANGUAGE FlexibleInstances, UndecidableInstances #-}

instance (RandomGen a) => CryptoRandomGen a where
  newGen = ...
  genSeedLength = ...
  genBytes = ...
  reseed = ...

---

作为一个旁白，我曾经问过如何在Haskell咖啡馆里实现“没有代码>未解密的实例< /代码>，并得到了（托马斯提出的同样的解决办法；我认为它很难看）。下面的示例使

Monad

的每个实例都成为

Functor

的实例：

{-# LANGUAGE FlexibleInstances, UndecidableInstances #-}

module Main
       where

import Control.Monad (liftM)

instance (Monad a) => Functor a where
    fmap = liftM


-- Test code
data MyState a = MyState { unM :: a }
               deriving Show

instance Monad MyState where
  return a = MyState a
  (>>=) m k = k (unM m)

main :: IO ()
main = print . fmap (+ 1) . MyState $ 1

测试：

*Main> :main
MyState { unM = 2 }

在您的情况下，这意味着：

{-# LANGUAGE FlexibleInstances, UndecidableInstances #-}

instance (RandomGen a) => CryptoRandomGen a where
  newGen = ...
  genSeedLength = ...
  genBytes = ...
  reseed = ...

---

作为一个旁白，我曾经问过如何在Haskell咖啡馆中实现“没有代码>未解密的实例< /代码>，并得到了（托马斯提出的同样的解决方案；我认为它很难看）。请不要这样做-这确实违反了CryptoRandomGen的隐式属性

也就是说，我会这样做：只需创建一个新类型来包装您的

RandomGen

，并将该新类型作为

CryptoRandomGen

的实例

newtype AsCRG g = ACRG { unACRG :: g}

instance RandomGen g => CryptoRandomGen (AsCRG g) where
    newGen = -- This is not possible to implement with only a 'RandomGen' constraint.  Perhaps you want a 'Default' instance too?
    genSeedLength = -- This is also not possible from just 'RandomGen'
    genBytes nr g =
        let (g1,g2) = split g
            randInts :: [Word32]
            randInts = B.concat . map Data.Serialize.encode
                     . take ((nr + 3) `div` 4)
                     $ (randoms g1 :: [Word32])
        in (B.take nr randInts, g2)
    reseed _ _ = -- not possible w/o more constraints
    newGenIO = -- not possible w/o more constraints

因此，您可以拆分生成器（或管理许多中间生成器），生成正确数量的

Int

s（或者在我的示例中为

Word32

s），对它们进行编码，然后返回字节

---

由于

RandomGen

仅限于生成（和拆分），因此没有任何直接的方法来支持安装、重新安装或查询属性，如种子长度。

Crypto API作者在这里。请不要这样做-这确实违反了CryptoRandomGen的隐式属性

也就是说，我会这样做：只需创建一个新类型来包装您的

RandomGen

，并将该新类型作为

CryptoRandomGen

的实例

newtype AsCRG g = ACRG { unACRG :: g}

instance RandomGen g => CryptoRandomGen (AsCRG g) where
    newGen = -- This is not possible to implement with only a 'RandomGen' constraint.  Perhaps you want a 'Default' instance too?
    genSeedLength = -- This is also not possible from just 'RandomGen'
    genBytes nr g =
        let (g1,g2) = split g
            randInts :: [Word32]
            randInts = B.concat . map Data.Serialize.encode
                     . take ((nr + 3) `div` 4)
                     $ (randoms g1 :: [Word32])
        in (B.take nr randInts, g2)
    reseed _ _ = -- not possible w/o more constraints
    newGenIO = -- not possible w/o more constraints

因此，您可以拆分生成器（或管理许多中间生成器），生成正确数量的

Int

s（或者在我的示例中为

Word32

s），对它们进行编码，然后返回字节

---

由于

RandomGen

仅限于生成（和拆分），因此没有任何直接的方法来支持安装、重新安装或查询属性（如种子长度）。

谢谢；我完全明白您对System.Random的看法，它不支持crypto api所要求的语义。我可能会尝试以另一种方式实现（使每个CryptoRandomGen都成为RandomGen类的实例），只是为了好玩。但是，如果我正确地阅读了您的代码，调用方仍然必须将其RandomGen封装在这个丑陋的ACRG函数中，才能检查类型。看来我得把它和打开不可判定的实例的丑陋性权衡一下。是的，你读得对。这是一个常见的技巧，创建一个新类型以选择一个类的特定实例；我完全明白您对System.Random的看法，它不支持crypto api所要求的语义。我可能会尝试以另一种方式实现（使每个CryptoRandomGen都成为RandomGen类的实例），只是为了好玩。但是，如果我正确地阅读了您的代码，调用方仍然必须将其RandomGen封装在这个丑陋的ACRG函数中，才能检查类型。看来我得把它和打开不可判定的实例的丑陋性权衡一下。是的，你读得对。这是一个常见的技巧，创建一个新类型以选择一个类的特定实例。在这种情况下，类型检查器不太可能进入无限循环。但是，由于所有Monad实例都有一个“过度反应实例”Functor，因此对给定Monad使用哪个实例（当它有自己的实例时）取决于编译顺序-也不好。在这种情况下，类型检查器不太可能进入无限循环。但是，由于所有Monad实例都有一个“过度反应实例”Functor，因此对给定Monad使用哪个实例（当它有自己的实例时）取决于编译顺序，这也不好。