将状态与 IO 操作结合起来

假设我有一个状态单子，例如：

data Registers = Reg {...}

data ST = ST {registers :: Registers,
              memory    :: Array Int Int}

newtype Op a = Op {runOp :: ST -> (ST, a)}

instance Monad Op where
 return a    = Op $ \st -> (st, a)
 (>>=) stf f = Op $ \st -> let (st1, a1) = runOp stf st
                               (st2, a2) = runOp (f a1) st1
                            in (st2, a2)

具有类似的功能

getState :: (ST -> a) -> Op a
getState g = Op (\st -> (st, g st)

updState :: (ST -> ST) -> Op ()
updState g = Op (\st -> (g st, ()))

等等。我想将这个 monad 中的各种操作与 IO 操作结合起来。因此，我可以编写一个评估循环，在该循环中执行此 monad 中的操作，并使用结果执行 IO 操作，或者，我认为，我应该能够执行如下操作：

newtype Op a = Op {runOp :: ST -> IO (ST, a)}

打印函数的类型为 Op ()，其他函数的类型为 Op a，例如，我可以使用 IO Char 类型的函数从终端读取字符。但是，我不确定这样的函数是什么样的，因为例如以下内容无效。

runOp (do x <- getLine; setMem 10 ... (read x :: Int) ... ) st

因为 getLine 具有 IO Char 类型，但此表达式将具有 Op Char 类型。概括地说，我将如何做到这一点？

使用liftIO

你已经很接近了！您的建议

newtype Op a = Op {runOp :: ST -> IO (ST, a)}

非常好，而且是要走的路。

为了能够执行getLine in an Op上下文，你需要“提升”IO操作进入Op单子。您可以通过编写一个函数来做到这一点liftIO:

liftIO :: IO a -> Op a
liftIO io = Op $ \st -> do
  x <- io
  return (st, x)

你现在可以写：

runOp (do x <- liftIO getLine; ...

使用 MonadIO 类

现在，将 IO 操作提升到自定义 monad 的模式非常常见，以至于有一个标准类型类：

import Control.Monad.Trans

class Monad m => MonadIO m where
  liftIO :: IO a -> m a

这样你的版本liftIO成为一个实例MonadIO反而：

instance MonadIO Op where
  liftIO = ...

使用状态T

您当前已经编写了自己的状态单子版本，专门用于状态ST。为什么不使用标准状态 monad？它使您不必自己编写Monad实例，对于状态单子来说总是相同的。

type Op = StateT ST IO

StateT已经有一个Monad实例和一个MonadIO实例，这样您就可以立即使用它们。

单子变压器

StateT是一个所谓的单子变压器。你只想IO你的行动Opmonad，所以我已经将它专门化为IOmonad 适合你（参见定义type Op）。但是 monad 转换器允许您堆叠任意 monad。这就是inoverflow所说的。您可以阅读有关他们的更多信息here http://blog.sigfpe.com/2006/05/grok-haskell-monad-transformers.html and here http://en.wikibooks.org/wiki/Haskell/Monad_transformers.