haskell - 在 Haskell 中组合 monad

Question

我正在尝试编写一个蜘蛛纸牌播放器作为 Haskell 学习练习。

我的 main 函数将为每个游戏调用一次 playGame 函数(使用 mapM)，传入游戏编号和随机生成器(StdGen)。 playGame 函数应返回一个 Control.Monad.State monad 和一个 IO monad，其中包含一个显示游戏画面的 String 和一个 Bool 指示游戏是赢还是输。

如何将 State monad 与 IO monad 组合起来作为返回值？ `playGame 的类型声明应该是什么？

playGame :: Int -> StdGen a -> State IO (String, Bool)

State IO(字符串， bool )是否正确？如果不是，应该是什么？

在main中，我计划使用

do
  -- get the number of games from the command line (already written)
  results <- mapM (\game -> playGame game getStdGen) [1..numberOfGames]

这是调用 playGame 的正确方法吗？

Answer 1

您想要的是 StateT s IO (String, Bool)，其中 StateT 由 Control.Monad.State 提供(来自mtl 包)和 Control.Monad.Trans.State(来自 transformers 包)。

这种普遍现象称为 monad 转换器，您可以在 Monad Transformers, Step by Step 中阅读对它们的精彩介绍。 .

有两种定义它们的方法。其中之一可以在 transformers 包中找到，该包使用 MonadTrans 类来实现它们。第二种方法可以在 mtl 类中找到，并为每个 monad 使用单独的类型类。

transformers 方法的优点是使用单个类型类来实现所有内容(已找到 here ):

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

lift 有两个很好的属性，任何 MonadTrans 实例都必须满足:

(lift .) return = return
(lift .) f >=> (lift .) g = (lift .) (f >=> g)

这些是变相的仿函数定律，其中 (lift .) = fmap、return = id 和 (>=>) = (.).

mtl 类型类方法也有其优点，有些事情只能使用 mtl 类型类来干净地解决，但缺点是每个 mtl 类型类都有自己的一套规则，在为其实现实例时必须记住。例如，MonadError 类型类(找到 here )定义为:

class Monad m => MonadError e m | m -> e where
    throwError :: e -> m a
    catchError :: m a -> (e -> m a) -> m a

这个类也有法律:

m `catchError` throwError = m
(throwError e) `catchError` f = f e
(m `catchError` f) `catchError` g = m `catchError` (\e -> f e `catchError` g)

这些只是变相的单子(monad)法则，其中 throwError = return 和 catchError = (>>=) (单子(monad)法则是变相的类别法则，其中 return = id 和 (>=>) = (.))。

对于您的具体问题，编写程序的方式是相同的:

do
  -- get the number of games from the command line (already written)
  results <- mapM (\game -> playGame game getStdGen) [1..numberOfGames]

...但是当您编写 playGame 函数时，它看起来像:

-- transformers approach :: (Num s) => StateT s IO ()
do x <- get
   y <- lift $ someIOAction
   put $ x + y

-- mtl approach :: (Num s, MonadState s m, MonadIO m) => m ()
do x <- get
   y <- liftIO $ someIOAction
   put $ x + y

当您开始堆叠多个 monad 转换器时，这些方法之间存在更多差异，这些差异变得更加明显，但我认为现在这是一个好的开始。