Haskell成员可独立使用的和类型实现：PDF值类型建模方案问询

方案1：仅对约束字段做newtype包装（最常用的轻量方案） #

不需要拆分所有子类型为独立类型，只需要把有特殊约束的字典键（Name）单独做成newtype，保留Value的ADT结构即可，既满足类型约束，又不会引入过多冗余：

-- 单独定义Name类型，保证字典键只能是该类型
newtype Name = Name String

instance Show Name where
  show (Name name) = "/" ++ name

data Value
  = Text String
  | NameValue Name
  | Dictionary [(Name, Value)] -- 键强制为Name类型，不可能传入其他值

instance Show Value where
  show (Text text) = "(" ++ text ++ ")"
  show (NameValue name) = show name
  show (Dictionary entries) = "<<" ++ unlines (showEntry <$> entries) ++ ">>"
    where
      showEntry (key, value) = show key ++ " " ++ show value

构造示例：

Dictionary [(Name "foo", Text "bar"), (Name "test", NameValue (Name "baz"))]

如果要进一步消除NameValue的重复，可以加一个智能构造函数：

name :: String -> Value
name = NameValue . Name

-- 构造简化为：
Dictionary [(Name "foo", Text "bar"), (Name "test", name "baz")]

方案2：用模式同义词消除冗余包装（适合需要严格拆分类型的场景） #

如果你确实需要把Text、Name、Dictionary都拆分为独立类型（比如要给不同类型实现不同的类型类实例），可以开启PatternSynonyms扩展来消除两层构造器的冗余：

{-# LANGUAGE PatternSynonyms #-}

newtype Text = Text String
newtype Name = Name String
newtype Dictionary = Dictionary [(Name, Value)]
data Value = TextValue Text | NameValue Name | DictionaryValue Dictionary

-- 定义模式同义词，直接用简洁的语法构造/匹配Value
pattern T :: String -> Value
pattern T s = TextValue (Text s)

pattern N :: String -> Value
pattern N s = NameValue (Name s)

pattern D :: [(Name, Value)] -> Value
pattern D entries = DictionaryValue (Dictionary entries)

-- 构造完全没有冗余：
D [(Name "foo", T "bar"), (Name "test", N "baz")]

匹配的时候也可以直接用T s、N s、D entries，和普通ADT构造器完全一致。

方案3：GADT+DataKinds（最高类型安全度） #

如果需要更精细的类型控制，可以用GADT给不同值类型打上类型标签，强制约束不同场景的合法类型：

{-# LANGUAGE GADTs, DataKinds #-}

-- 值类型标签
data ValueType = TextT | NameT | DictT

-- 带类型标签的Value，不同构造器对应不同标签
data Value (t :: ValueType) where
  Text :: String -> Value TextT
  Name :: String -> Value NameT
  -- 字典键强制为Name类型的Value
  Dictionary :: [(Value NameT, Value a)] -> Value DictT

-- 用于存储任意类型Value的包装类型
data AnyValue where
  AnyValue :: Value t -> AnyValue

instance Show (Value t) where
  show (Text text) = "(" ++ text ++ ")"
  show (Name name) = "/" ++ name
  show (Dictionary entries) = "<<" ++ unlines (showEntry <$> entries) ++ ">>"
    where
      showEntry (key, value) = show key ++ " " ++ show value

构造示例完全无冗余，且不可能构造出非法的字典键：

Dictionary [(Name "foo", Text "bar"), (Name "test", Name "baz")]

这类嵌套结构（JSON、AST、自定义格式值类型）的常规设计原则是：

• 对有特殊约束的字段优先用newtype做类型区分，不要为了少写代码用通用类型（比如String）代替，避免运行时错误
• 冗余包装的问题可以通过智能构造函数、模式同义词这类语法糖解决，不需要为了简化构造牺牲类型安全
• 如果需要极致的类型控制，GADT是这类场景的标准解决方案，在各类编译器、格式解析库中应用非常广泛

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Jules