GHC 8.6.1から入ったQuantifiedConstraints

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  • 大半の例はここからコピペ・微修正しています
• 論文 Quantified Class Constraints
• HIW 2018のGeneralized Abstract GHC.Genericsでも言及があった

何ができるようになるか

• contextに列挙するconstraintの中でさらに一段入れ子のcontextが書けるようになった！

どゆこと？

data Rose f x = Branch x (f (Rose f x))

instance (Eq a, forall b. Eq b => Eq (f b)) => Eq (Rose f a) where
  (Branch x1 rs1) == (Branch x2 rs2) = x1 == x2 && rs1 == rs2

どゆこと？

instance (Eq a, forall b. Eq b => Eq (f b)) => ...

の、forall b. Eq b => Eq (f b)の箇所！

何がうれしい？

こんな感じの型があって、Eqのインスタンスを定義したい

data Rose f x = Branch x (f (Rose f x))

何がうれしい？

これはよくない！

instance (Eq a, Eq (f (Rose f a))) => Eq (Rose f a)
  where
    (Branch x1 c1) == (Branch x2 c2)
       = x1==x1 && c1==c2

• インスタンスの解決が停止しない恐れがある！
  （UndecidableInstancesを有効にすればできちゃう場合もある）

何がうれしい？

QuantifiedConstraintsを有効にすると！

instance (Eq a, forall b. Eq b => Eq (f b)) => Eq (Rose f a)
  where
    (Branch x1 c1) == (Branch x2 c2)
       = x1 == x1 && c1 == c2

何がうれしい？

QuantifiedConstraintsを有効にすると！

• contextに列挙するconstraintの中でconstraintが書けるようになる

• 例えば👇もOK。

  f :: (Eq a, forall b. Eq b => Eq (f b)) => Rose f a -> Rose f a -> Bool
  f t1 t2 = not (t1 == t2)

何がうれしい？

もっとうれしそうな例:

• 従来のMonadTrans型クラス

  class MonadTrans t where
    lift :: Monad m => m a -> t m a

何がうれしい？

class MonadTrans t where
  lift :: Monad m => m a -> t m a

何がうれしい？

従来のMonadTransだと、👇のMonadTransが定義できない！

newtype Comp t1 t2 m a = Comp { runComp :: t1 (t2 m) a }

instance (MonadTrans t1, MonadTrans t2) => MonadTrans (Comp t1 t2) where
  lift = Comp . lift . lift

何がうれしい？

liftの第1引数が守るべきMonad mを満たせない！

• Could not deduce (Monad (t2 m)) arising from a use of ‘lift’
  from the context: (MonadTrans t1, MonadTrans t2)
    bound by the instance declaration at <interactive>:53:10-66
  or from: Monad m
    bound by the type signature for:
      lift :: forall (m :: * -> *) a. Monad m => m a -> Comp t1 t2 m a

何がうれしい？

これならできる！👍

instance
  (MonadTrans t1, MonadTrans t2, forall m. Monad m => Monad (t2 m))
  -- (MonadTrans t1, MonadTrans t2, forall m. Monad m)
  => MonadTrans (Comp t1 t2)
 where
  lift = Comp . lift . lift

何がうれしい？

そもそも、👇のように書くこともできる！

class (forall m. Monad m => Monad (t m)) => MonadTrans' t where
  lift :: Monad m => m a -> (t m) a

ちょっと不思議な点

forall m. Monad m  

みたいに書くと、型変数mは

lift = Comp . lift . lift  

の中では有効でないように読めるけど、実際には有効らしい。

• forall m.を消すとエラーになってしまう
• 事情があってそういう仕様にした模様

Generalized Abstract GHC.Genericsでの応用

力尽きたのでコピペは省略。時間が余ったらPDFを開きながら紹介しよう！