Haskell：匹配两个不属于 Eq 类的表达式

Question

首先，我想澄清一下，我试图找到解决我在谷歌上搜索问题的方法，但我没有成功。

我需要一种方法来比较两个表达式。问题是这些表达方式没有可比性。我来自 Erlang，我可以在那里做：

case exp1 of 
     exp2 -> ...

exp1 和 exp2 绑定的位置。但是 Haskell 不允许我这样做。但是，在 Haskell 中，我可以使用 == 进行比较。不幸的是，他们的类型不是Eq 类的成员。当然，这两个表达式直到运行时都是未知的，所以我不能在源代码中编写静态模式。

如何在不必定义我自己的比较函数的情况下比较这两个表达式？我想可以以某种方式在这里使用模式匹配（如在 Erlang 中），但我不知道如何。

编辑

我认为解释我的目标有助于理解问题。

我正在修改抽象语法树 (AST)。我将应用一组将修改此 AST 的规则，但我想将修改存储在一个列表中。这个列表的元素应该是一个元组，其中包含 AST 的原始部分及其修改。所以最后一步是为每个元组搜索一个完全相同的 AST，并将其替换为元组的第二个元素。所以，我需要这样的东西：

 change (old,new):t piece_of_ast =
     case piece_of_ast of 
          old -> new
          _ -> piece_of_ast

我希望这个解释能澄清我的问题。

提前致谢

Answer 1

这可能是库中的疏忽（但也许我错过了 Eq 是个坏主意的一个微妙原因！），我会联系维护者以获取所需的 Eq 实例。

但在此同时，如果您要比较相等性的类型没有Eq 的实例，但有Data 的实例，您可以执行以下操作 - 就像在你的问题。

Data.Generics.Twins 包提供了一个通用版本的相等，带有类型

geq :: Data a => a -> a -> Bool

正如文档所述，这是“通用相等性：“导出 Eq”的替代方案”。它通过比较顶级构造函数来工作，如果它们相同，则继续到子项。

由于Data 类继承自Typeable，您甚至可以编写类似的函数

veryGenericEq :: (Data a, Data b) => a -> b -> Bool
veryGenericEq a b = case (cast a) of
    Nothing -> False
    Maybe a' -> geq a' b

但我不确定这是一个好主意 - 它肯定是不负责任的，将所有类型粉碎成一个快乐的大宇宙:-)

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如果您没有Data 实例或者，但数据类型足够简单，比较相等性是 100% 直接的，那么StandaloneDeriving 是要走的路，就像@ ChristianConkle 表示。为此，您需要在文件顶部添加 {-# LANGUAGE StandaloneDeriving #-} pragma 并添加多个子句

deriving instance Eq a => Eq (CStatement a)

对于没有Eq 实例的CStatement 使用的每种类型都有一个，例如CAttribute。 GHC 会抱怨你需要的每一个，所以你不必去寻找源头。

这将创建一堆所谓的“孤儿实例”。通常，像instance C T where 这样的实例将在定义C 的模块或定义T 的模块中定义。您的实例是“孤儿”，因为它们与“父母”分离。孤立实例可能很糟糕，因为您可能会开始使用一个新库，也定义了这些实例；编译器应该使用哪个实例？有一点note on the Haskell wiki about this issue。如果您不发布库供其他人使用，那很好；这是你的问题，你可以处理它。也可以用于测试；如果您可以实现Eq，那么库维护者可能可以在库本身中包含deriving Eq，从而解决您的问题。

Answer 2

我不熟悉 Erlang，但 Haskell 并不假定所有表达式都可以比较是否相等。例如，考虑undefined == undefined 或undefined == let x = x in x。

(==) 的相等性测试是对 值 的操作。某些类型的值根本无法比较。例如，考虑IO String 类型的两个值：return "s" 和getLine。他们平等吗？如果你运行程序并输入“s”会怎样？

另一方面，考虑一下：

f :: IO Bool
f = do
      x <- return "s" -- note that using return like this is pointless
      y <- getLine
      return (x == y) -- both x and y have type String.

不清楚您在寻找什么。模式匹配可能是答案，但如果您使用的库类型不是 Eq 的实例，则可能的答案是比较两个值实际上是不可能的（或者库作者出于某种原因决定强加限制）。

具体来说，您想比较哪些类型？

编辑：正如评论者所说，您也可以使用Data 进行比较。我不知道在这种情况下这对你来说是否更容易，但对我来说这是不习惯的；一个黑客。

您还问为什么 Haskell 不能自动执行“这种事情”。有几个原因。部分是历史性的；部分原因在于，deriving、Eq 满足了大多数需求。

但还有一个重要原则在起作用：一个类型的 公共接口 理想地代表了您可以实际使用该类型的值做什么。您的特定类型是一个不好的例子，因为它公开了它的所有构造函数，而且看起来确实应该是一个Eq 实例。但是还有许多其他库不公开其类型的实现，而是要求您使用提供的函数（和类实例）。 Haskell 允许这种抽象。库作者可以依赖这样一个事实，即消费者不能乱搞实现细节（至少不使用像 unsafeCoerce 这样的不安全工具）。