Haskell QuickCheck缺少Natural和Dyadic的Arbitrary实例如何解决？

问题原因和最优解决方案 #

1. QuickCheck核心包不内置Natural的Arbitrary实例，这类非Prelude标准类型的实例都拆分在quickcheck-instances扩展包中，需要额外引入依赖并导入对应实例模块。
2. 最符合Haskell开发习惯的方案是直接为自定义的Dyadic类型实现Arbitrary实例，一次性解决两类报错，后续写其他属性测试也更简洁。

操作步骤 #

步骤1：添加项目依赖 #

在你的项目cabal文件的build-depends字段中加入两个依赖：

build-depends:
  base >=4.14 && <5,
  QuickCheck >=2.14,
  quickcheck-instances >=0.3

如果用Stack管理项目，对应在stack.yaml的extra-deps中确认存在这两个包即可。

步骤2：导入必要模块 #

在测试文件头部补充导入两个模块：

-- 导入Arbitrary类型类
import Test.QuickCheck.Arbitrary
-- 导入Natural的Arbitrary实例，不需要导入具体函数所以写空导入
import Test.QuickCheck.Instances.Natural ()

步骤3：为Dyadic实现Arbitrary实例 #

可以直接在测试文件中写实例（不需要改Dyadic类型的定义模块，属于孤儿实例，测试场景下是完全可接受的）：

instance Arbitrary Dyadic where
  -- 直接复用Integer和Natural的任意值生成逻辑构造Dyadic
  arbitrary = Dyadic <$> arbitrary <*> arbitrary
  -- 可选实现shrink方法：测试失败时自动收缩到最小复现用例，大幅提升调试效率
  shrink (Dyadic n p) = uncurry Dyadic <$> shrink (n, p)

步骤4：改回简洁的测试函数签名 #

你最开始写的Dyadic -> Dyadic -> Bool的签名是完全可用的，不需要拆成四个参数：

dyadic_add :: Dyadic -> Dyadic -> Bool
dyadic_add d1 d2 = 
  dyadic_to_rational (d1 `plus` d2) == dyadic_to_rational d1 + dyadic_to_rational d2

另外注意你的Dyadic类型定义需要派生Eq和Show，否则hspec无法判断测试结果、也无法打印失败的用例：

data Dyadic = Dyadic Integer Natural deriving (Eq, Show)

如果不想给Dyadic写Arbitrary实例，只想临时解决Natural的报错，只要完成步骤1和导入Test.QuickCheck.Instances.Natural ()即可，无需写自定义实例，但显然给Dyadic加实例的方案复用性更高、代码更简洁。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Alex Altair