陷入状态 Monad

我想使用节点和唯一键的 IntMap 创建一个图形结构。这个话题已经被很好地涵盖了here https://stackoverflow.com/questions/12941625/ids-from-state-monad-in-haskell?lq=1 and here https://stackoverflow.com/questions/6311512/creating-unique-labels-in-haskell。我理解状态 monad 的工作原理，基本上是将 state -> (val,state) 的函数包装在新类型中，这样我们就可以为其创建一个 monad 实例。我已经阅读了很多有关该主题的内容。我似乎仍然无法弄清楚如何在程序执行过程中获得唯一（或只是增量）值。获得一系列连续的 ID 很容易，但是一旦我“runState”退出 monad，我似乎又回到了必须跟踪当前 ID 的地方。我感觉自己被困在单子里了。我考虑的另一个选择是将整个 IntMap 和当前的“下一个”ID 保留为状态，但这似乎非常“势在必行”且极端。This https://stackoverflow.com/questions/5385363/propogation-of-state-monad问题非常相似，但没有得到很多答案（或者也许我只是错过了一些明显的东西）。在程序执行过程中利用状态单子获取唯一 ID 的惯用方法是什么？谢谢。

让我们想象一下我们要IO- 使State单子。那会是什么样子？我们的纯粹Statemonad 只是一个新类型：

s -> (a, s)

嗯，IO在返回最终值之前，版本可能会产生一些副作用，如下所示：

s -> IO (a, s)

这种模式非常常见，它有一个名字，特别是StateT:

newtype StateT s m a = StateT { runStateT :: s -> m (a, s) }

这个名字有一个T最后因为它是一个 monadT变压器。我们称之为m“基本单子”和StateT s m“转变”的单子。

StateT s m只是一个Monad if m is a Monad:

instance (Monad m) => Monad (StateT s m) where {- great exercise -}

然而，除此之外，所有 monad 转换器都实现了MonadTrans类，定义如下：

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

instance MonadTrans (StateT s) where {- great exercise -}

If t is StateT s, then lift的类型专门用于：

lift :: m a -> StateT s m a

换句话说，它让我们“提升”基础 monad 中的动作，使其成为转换后 monad 中的动作。

因此，对于您的具体问题，您想要StateT (IntMap k v) IO单子，它延伸IO加上额外的State。然后你可以在这个 monad 中编写你的整个程序：

main = flip runStateT (initialState :: IntMap k v) $ do
    m <- get        -- retrieve the map
    lift $ print m  -- lift an IO action
    (k, v) <- lift readLn
    put (insert k v m)

请注意，我仍然使用get and put。那是因为transformers包实现了我描述的所有概念，并且概括了以下签名get and put to be:

get :: (Monad m) => StateT s m s
put :: (Monad m) => s -> StateT s m ()

这意味着它们会自动工作StateT. transformers然后就定义了State as:

type State s = StateT s Identity

这意味着您可以使用get and put对彼此而言State and StateT.

要了解有关 monad 变压器的更多信息，我强烈推荐Monad 变形金刚 - 一步一步 http://www.cs.virginia.edu/~wh5a/personal/Transformers.pdf.