Question

构建GUI小部件类的层次结构几乎是面向对象编程的标准练习。你有一些抽象的Widget类，有一个可以包含其他小部件的小部件的抽象子类，然后你有大量的支持文本显示的小部件的抽象类，支持作为输入焦点的小部件，具有布尔状态的小部件，直到实际的具体类，如按钮，滑块，滚动条，复选框等。

我的问题是：在Haskell中执行此操作的最佳方式是什么？

有许多事情使构建Haskell GUI变得困难，但不是是我问题的一部分。在Haskell中进行交互式I / O有点棘手。实现GUI几乎总是意味着将包装器写入极低级别的C或C ++库。编写这样的包装器的人倾向于逐字复制现有的API（可能是任何知道包装库的人都会有宾至如归的感觉）。这些问题目前我不感兴趣。我纯粹感兴趣的是如何最好地模拟Haskell中的子类型多态性。

我们想要从我们假设的GUI库中获得什么样的属性？好吧，我们希望可以随时添加新的窗口小部件类型。（换句话说，一组封闭的可能小部件并不好。）我们希望最大限度地减少代码重复。（很多的小部件类型！）理想情况下，我们希望能够在必要时规定一个特定的小部件类型，同时也能够处理任何小部件的集合如果需要，请输入。

上述所有内容在任何自尊的OO语言中当然都是微不足道的。但是在Haskell中执行此操作的最佳方法是什么？我可以想到几种方法，但我不确定哪种方法会“最好”。

Answer 1

wxHaskell GUI库充分利用幻像类型来构建窗口小部件层次结构。

这个想法如下：所有小部件共享相同的实现，即它们是指向C ++对象的外部指针。但是，这并不意味着所有小部件都需要具有相同的类型。相反，我们可以构建这样的层次结构：

type Object a = ForeignPtr a

data CWindow a
data CControl a
data CButton a

type Window  a = Object  (CWindow a)
type Control a = Window  (CControl a)
type Button  a = Control (CButton a)

这样，类型Control A的值也匹配类型Window b，因此您可以将控件用作窗口，但不能反过来。如您所见，子类型是通过嵌套类型参数实现的。

有关此技术的更多信息，请参阅Dan Leijen's paper on wxHaskell中的第5节。

注意，该技术似乎局限于小部件的实际表示是统一的，即总是相同的情况。但是，我有信心，通过一些思考，它可以扩展到小部件具有不同表示的情况。

特别是，观察是可以通过在数据类型中包含方法来建模面向对象，如下所示

data CWindow a = CWindow
    { close   :: IO ()
    , ...
    }
data CButton a = CButton
    { onClick :: (Mouse -> IO ()) -> IO ()
    , ...
    }

子类型可以在这里保存一些样板，但不是必需的。

Answer 2

要了解在Haskell中可以完成哪些OOP（例如子类型多态），您可以查看OOHaskell。这再现了各种强大的OOP类型系统的语义，保留了大多数类型推断。实际数据编码没有得到优化，但我怀疑类型系列可能允许更好的演示。

可以使用类型类对接口层次结构（例如Widget）进行建模。可以添加新实例，因此打开了一组具体小部件。如果您想要一个可能的小部件的特定列表，那么GADT可以是一个简洁的解决方案。

子类的特殊操作是向上转发和向下转换。

首先需要有一个Widgets集合，通常的结果是使用存在类型。如果您阅读HList library的所有位，还有其他有趣的解决方案。上传非常简单，编译器可以确定所有强制转换在编译时都有效。向下转换本质上是动态的，需要一些运行时类型信息支持，通常是Data.Typeable。给定类似于Typeable的东西，向下转换只是另一个类型类，结果包含在Maybe中以指示失败。

与大部分相关的样板都有，但QusiQuoting和Templating可以减少这个。类型推断仍然可以在很大程度上起作用。

我没有探索新的约束类型和类型，但它们增强了对向上转换和向下转换的存在性解决方案。

Haskell中的子类型多态性

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