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GHC 9.4の新機能

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Haskell
tech

GHC 9.4.1が2022年8月7日にリリースされました（GHC 9.4.1 released — The Glasgow Haskell Compiler）。

この記事では、GHC 9.4の新機能を確認していきます。過去の類似の記事は

です。

GHC 9.4に入る機能

ここでは筆者が独断と偏見で選んだ変更をリストしています。公式の変更リストは

を参照してください。

リリース管理のやつ：

型の等価性 ~ が普通の型演算子になる

従来のGHCでは GADTs 拡張または TypeFamilies 拡張を有効にすると型演算子 ~ が使えるようになり、 a ~ b という制約で「型 a と型 b が等しい」ことを表現できました。

GHC 9.4では、 ~ の扱いが次のように変わります：

  • 使用に TypeOperators 拡張が必要になる（一方で、 GADTs や TypeFamilies は必要なくなる）
    • 当面の間、 TypeOperators なしで ~ を使った場合は警告が出る
  • ~ は Prelude および Data.Type.Equality からエクスポートされるようになる
  • （Prelude からエクスポートされる定義を隠せば） ~ という名前を持ったユーザー定義の型演算子を定義できるようになる

\cases

LambdaCase 拡張の下で \cases という構文が使えるようになります。複数の引数にマッチさせることができます。

例えば

{-# LANGUAGE LambdaCase #-}

f = \cases
      (Left a) (b,c) -> a + b + c
      (Right a) (b,c) -> a * b + c

という感じです。

DeepSubsumption 拡張

GHC 9.0でsimplified subsumptionという変更が行われました。詳しくは

を見てください。

simplified subsumptionでは手動でη変換が必要になる場面が増えました。これはコンパイルの簡略化のためですが、手動でのη変換はやっぱり面倒なものです。

DeepSubsumption はsimplified subsumption以前の挙動を復活させます。これにより、自動でη変換される場面が増えます。

Haskell2010 の下では DeepSubsumption はデフォルトで有効、 GHC2021 の下では DeepSubsumption はデフォルトで無効です。

DeepSubsumption はGHC 9.2.4にもバックポートされています。GHCのマイナーリリースで新しくGHC拡張が実装されるのは異例のことです（GHC 9.2系がLTSということもあるのでしょうけど）。

ByteArray と MutableByteArray

GHCにはヒープで管理されたバイト列を表すプリミティブ型として ByteArray# 型および MutableByteArray# 型があります。これらはunliftedな型で普段使いには辛いので、liftedなラッパーがprimitiveパッケージなどで提供されていました。

今回、GHC付属のbaseパッケージでliftedなラッパーが提供されることになります。将来、primitiveパッケージが提供する型はbaseパッケージの再エクスポートになるかもしれません。

Levity-polymorphic arrays

GHC.Exts の Array# 型のカインドが

type Array# :: Type -> UnliftedType

から

type Array# :: TYPE ('BoxedRep l) -> UnliftedType

へ一般化されました。これによって、 Array# の要素として通常の型の他にunliftedな型（サンクを許容しない型）が使えるようになります。

これまでは ArrayArray# 型というunliftedな配列の配列みたいな組み込み型がありましたが、それが不要になります。

まあ名前に # のつく型なので一般ユーザーにはあまり影響はないかもしれません。

ST が MonadFail のインスタンスじゃなくなる

MonadFail の趣旨はdo構文中のパターンマッチ失敗時に暗黙に error を発生させるのをやめよう、という感じのやつでした。

ですが、 ST モナドはこの趣旨に反して fail = error な MonadFail インスタンスを持っていました。今回、これがなくなります。

ST モナドで失敗しうるパターンマッチを使っていた人は明示的にパターンマッチして error を呼ぶか、irrefutable patternを使うように書き換える必要があります。

magicDict が withDict になる

型クラスのインスタンスを動的に作れると便利なことがあります。型レベル自然数の辞書である KnownNat のインスタンスを Natural 型の値から作る、というようなやつです。

従来はこれをやるのにGHC組み込みの magicDict を使うか、みんな大好き unsafeCoerce を使うやり方がありました。base では magicDict が、reflection や singletons 等のサードパーティーのライブラリーでは unsafeCoerce が好まれていた印象です。しかし、unsafeCoerce が遅くなる変更が最近（GHC 9.0）入ったため、サードパーティーも magicDict を使うようにしようという機運が高まりました。

ですが、 magicDict の型は

magicDict :: a

という情報量皆無な代物で、正しく使うのは大変でした。GHC 9.4では magicDict が

withDict :: meth -> (cls => r) -> r

に置き換えられることになりました。

Int64/Word64 の内部表現が変わる

Word64 型の定義は、従来は

-- 32ビット環境
data Word64 = W64# Word64#

-- 64ビット環境
data Word64 = W64# Word#

でした。今回、これが

data Word64 = W64# Word64#

に統一されます。GHC 9.2では Word8, Word16, Word32 について似たような変更がありましたね。

Int64 についても同様です。

SPARC NCGの削除

前にこんな記事を書きましたが

SPARC NCGがついに削除されました。

xorとシフト演算子の追加

Haskellでのビット論理和とビット論理積はそれぞれ (.|.) と (.&.) ですが、排他的論理和 (xor) やシフトは xor や shiftL/shiftR という風にアルファベットの名前がついていました。

今回、 xor と shiftL/shiftR に対応する記号の演算子が追加されました。他の関数や演算子のように Data.Bits からエクスポートされます。

  • (.^.) (infixl 6): xor
  • (.>>.) (infixl 8): shiftR
  • (.<<.) (infixl 8): shiftL
  • (!>>.) (infixl 8): unsafeShiftR
  • (!<<.) (infixl 8): unsafeShiftL

その他

他にも

  • Windows上でClangベースのツールチェインを使う
  • Semigroup, Monoid をderiveするのに便利な Generically, Generically1
  • multiple home packages
  • system-cxx-std-lib 疑似パッケージ
  • -dlint オプション
  • OPAQUE プラグマ

などなど新機能がありますが、今回の記事はこの辺にしておきます。

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