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haskell - TeletypeIO 的 StateMonad 实例

问题描述

所以，我有这个数据类型（它来自这里：https ://wiki.haskell.org/IO_Semantics ）：

data IO a = Done a
      | PutChar Char (IO a)
      | GetChar (Char -> IO a)

我想为它写一个 StateMonad 实例。我已经为它编写了 Monad 和 Applicative 实例。

instance MonadState (IO s) where
  get    = GetChar (\c -> Done c)
  put    = PutChar c (Done ())
  state f = Done (f s)

我不认为我完全理解在这里应该做什么状态（之前被命名为“修改”）。 

state :: (s -> (a, s)) -> m a

我也搞砸了声明。我真的不明白出了什么问题，更不用说如何解决了。感谢您的帮助。

Expecting one more argument to ‘MonadState (IO s)’
Expected a constraint,
but ‘MonadState (IO s)’ has kind ‘(* -> *) -> Constraint’
In the instance declaration for ‘MonadState (IO s)’

标签： haskelliomonadssemanticsstate-monad

解决方案

正如我在评论中提到的，您的类型实际上并不持有任何状态，因此StateMonad实例对它来说是荒谬的。

但是，由于这只是一个练习（也基于评论），我想从技术上实现该实例是可以的，即使它没有按照您的预期执行。

首先，你得到的编译器错误告诉你这个MonadState类实际上有两个参数——状态的类型和 monad 的类型，其中 monad 必须有 kind * -> *，也就是说，有一个类型参数，likeMaybe或 list , 或Identity.

在您的情况下，有问题的单子（不是真正的单子，但可以）是IO，并且您的“状态”的类型是Char，因为这就是您要注意get的put。所以声明必须如下所示：

instance MonadState Char IO where

其次，该state方法没有(s -> s) -> m s您声称的签名，而是(s -> (a, s)) -> m a. 见其定义。它应该做的是用一个函数在 monad 中创建一个计算m，该函数接受一个状态并返回“结果”加上新的（更新的）状态。

另请注意，这是对 State monad 最一般的操作，两者get和put都可以表示为state：

get = state $ \s -> (s, s)
put s = state $ \_ -> ((), s)

get这意味着您不必put自己实施。您只需要实现该state功能，并且get/put将来自默认实现。

顺便说一句，这也适用于另一种方式：如果您定义getand put，则定义 ofstate将来自默认值：

state f = do
    s <- get
    let (a, s') = f s
    put s'
    return a

现在，让我们看看这实际上是如何实现的。

's 参数的语义state是这样的：它是一个函数，它以某个状态为输入，然后根据该状态进行一些计算，这个计算有一些结果a，它也可能以某种方式修改状态；所以函数返回结果和新的修改状态。

在您的情况下，从“monad”“获取”状态GetChar的方式是 via ，而“返回”的Char方式是通过调用您传递给它的函数（这种函数通常称为“延续”）。

将状态“放入”回“monad”的方法是 via PutChar，它将Char您想要“放入”的参数作为参数，加上一些IO a代表计算“结果”的参数。

因此，实现的方法state是（1）首先“获取” Char，然后（2）将函数应用于它，然后（3）“放置”结果 new Char，然后（3）返回“结果”功能。把它们放在一起：

state f = GetChar $ \c -> let (a, c') = f c in PutChar c' (Done a)

作为进一步的练习，我鼓励你从我上面给出的定义开始，看看如何get以及put将如何展开，并逐步进行替换。在这里，我将为您提供几个初步步骤：

get = state $ \s -> (s, s)
    -- Substituting definition of `state`
    = GetChar $ \c -> let (a, c') = (\s -> (s, s)) c in PutChar c' (Done a)
    -- Substituting (\s -> (s, s)) c == (c, c)
    = GetChar $ \c -> let (a, c') = (c, c) in PutChar c' (Done a)
    = <and so on...>

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