在类型化模板 Haskell 中使用约束

如何解决在类型化模板 Haskell 中使用约束

我想在我的类型化模板 Haskell 片段中使用类型类约束，但无法让它们工作：实例似乎在拼接中丢失了。

这是我的代码的一个独立的最小化版本，用于演示该问题。第一个模块定义了一个类型化模板 Haskell 宏 memoryMap，它不对 tag 和 ram0 施加任何约束，它通过 tag 约束 C：

{-# LANGUAGE TemplateHaskell,QuasiQuotes #-}
{-# LANGUAGE DerivingStrategies,GeneralizednewtypeDeriving #-}
module RetroClash.MemoryTH where

import Control.Monad.Identity
import Language.Haskell.TH

class C a where

newtype Signal tag a = Signal{ runSignal :: a }

newtype Addressing dom a = Addressing
    { runAddressing :: Identity a
    }
    deriving newtype (Functor,applicative,Monad)

memoryMap :: Addressing tag () -> TExpQ (Signal tag (Maybe dat) -> Signal tag (Maybe dat))
memoryMap addressing = [|| \ wr -> wr ||]

ram0 :: (C tag) => Addressing tag ()
ram0 = pure ()

然后我尝试从另一个模块以一种直接的方式使用它：

{-# LANGUAGE TemplateHaskell #-}
module RetroClash.MemoryTHTest where

import RetroClash.MemoryTH

foo
    :: (C tag)
    => Signal tag (Maybe Int)
    -> Signal tag (Maybe Int)
foo = $$(memoryMap ram0)

然而，这会导致 GHC 8.10 出现以下类型错误：

src/RetroClash/MemoryTHTest.hs:11:20: error:
    • No instance for (C tag) arising from a use of ‘ram0’
    • In the first argument of ‘memoryMap’,namely ‘ram0’
      In the expression: memoryMap ram0
      In the Template Haskell splice $$(memoryMap ram0)
   |
11 | foo = $$(memoryMap ram0)
   |                    ^^^^

我尝试过的一件事是直接将 C 约束添加到宏的返回类型：

memoryMap :: Addressing tag () -> TExpQ (C tag => Signal tag (Maybe dat) -> Signal tag (Maybe dat))
memoryMap addressing = [|| \ wr -> wr ||]

即使这行得通，也不能解决我最初的问题，因为限制应该以开放世界的方式来自 Addressing tag () 参数中发生的任何事情；但无论如何这个版本失败了，因为它遇到了 GHC 的不可预测性限制：

    • Illegal qualified type:
        C tag => Signal tag (Maybe dat) -> Signal tag (Maybe dat)
      GHC doesn't yet support impredicative polymorphism

解决方法

不幸的是，这是当前类型化模板 Haskell 实现的一个基本缺陷，没有简单的解决方法可用。

只是没有正确处理约束。

在研究如何实现 generics-sop 的分阶段版本时，我们遇到了同样的问题。您可能想看看 Mongoose Middleware 论文的第 5 部分。我们也有一个在 Template Haskell 中处理约束的解决方案，但是这个解决方案需要在 GHC 中实现，并且目前仅在一个实验分支中可用（有关如何尝试的一些说明，请参阅 Staged Sums of Products） .目前，该分支处于不确定状态，因为由于所有线性类型的变化，它需要显着的 rebase。希望我们能在不久的将来开始这样做，因为我真的很想在类型化模板 Haskell 中进行适当的约束处理。