如何在类型级别使用可选字段表示数据？答案

【问题标题】：How can I represent data with optional fields at the type-level?如何在类型级别使用可选字段表示数据？
【发布时间】：2016-07-06 16:37:25
【问题描述】：

我正在处理具有值（多态，可以是任何值）的控制流数据，并且它还可以具有一个验证器函数来检查该值是否仍然是好的，并且可以具有“刷新值”的功能（返回具有新值的新数据）。

在原版 Haskell 中，它看起来像这样：

data MyData a = MyData
  {value :: a
  ,validator :: Maybe (a -> Bool)
  ,refresher :: Maybe (MyData a -> MyData a)}

我真正想要的是这些类型：

data Refreshable = Refreshable | NotRefreshable
data Validatable = Validatable | NotValidatable
MyData (r :: Refreshable) (v :: Validatable)

我已经做到了，但仅限于 Refreshable。我也想用Validatable 来做，但是构造函数有问题。仅对于Refreshable，我需要有两个构造函数，一个用于可刷新数据，另一个用于不可刷新数据。使用可验证的，我需要有 4 个构造函数！（对于可刷新和可验证，对于不可刷新和可验证，对于可验证和不可刷新，以及对于不可刷新和不可验证）。想象一下我以后是否需要另一个可选字段。更糟糕的是：几乎所有字段都是相同的，除了那些正在变化的字段，所以有很多重复。

我还尝试使用类型类/类型族来修正这种情况。
例如，MyData 'Refreshable 'NotValidatable 只是变成了Refreshable data => data，我可以实例化MyData，或者只是删除它以获得可以作为实例的更具体的数据。

这也是有问题的，因为它们不再是真正的字段；即，我不能在没有验证器的情况下获取数据并将其更改为相同的数据 with 验证器（不在类型级别）。

这可能是一个 XY 问题；我认为更简洁的方法是制作Refreshable a 和Validatable a 之类的数据类型并将它们组合在MyData 中，但我不知道该怎么做。我不能把它们包装起来，因为顺序会改变一切。

有没有一种干净的方法可以做到这一点？还是我应该坚持使用 4 个构造函数？或者 Haskell 可能还没有为这类事情做好准备？（没有双关语：P）。

【问题讨论】：

标签： haskell

【解决方案1】：

这样的东西能满足你的要求吗？

import Control.Applicative (Const)
import Data.Functor.Identity

data MyData kv kr a = MyData
  {value :: a
  ,validator :: kv (a -> Bool)
  ,refresher :: kr (MyData a -> MyData a)}

-- examples
type FullData a      = Data Identity   Identity   a
type EmptyData a     = Data (Const ()) (Const ()) a
type ValidableData a = Data Identity   (Const ()) a

需要一些包装/展开（对于Identity）。

可以定义助记别名type Present = Identity 和type Missing = Const ()，加上一些扩展名。

或者，

data MyData (v :: Opt) (r :: Opt) a = MyData
  {value :: a
  ,validator :: Validator v a
  ,refresher :: Refresher r a}

data Opt = Yes | No

type family Validator (o :: Opt) a where
    Validator Yes = (a -> Bool)
    Validator No  = ()
-- etc.

-- examples
type FullData a      = Data Yes Yes a
type EmptyData a     = Data No  No  a
type ValidableData a = Data Yes No  a

【讨论】：

【解决方案2】：

我最终得到了 chi 的答案的变体：

data Opt = Yes | No

type family TOpt (o :: Opt) a where
  TOpt Yes a = a
  TOpt No a = ()

然后是这样的：

data MyData (v :: Opt) a = MyData
  {val :: a
  ,validator :: TOpt v (MyData 'Yes a -> Bool)
  ...
  }

【讨论】：