就OOP程序员所能理解的(没有任何功能编程背景)而言,什么是monad?

它解决了什么问题,最常用的地方是什么?

使现代化

为了澄清我所寻求的理解,假设您正在将一个具有monad的FP应用程序转换为OOP应用程序。如何将monad的职责移植到OOP应用程序?


当前回答

monad是一种封装值的数据类型,本质上可以对其应用两个操作:

返回x创建封装x的monad类型的值m>>=f(读作“绑定运算符”)将函数f应用于monad m中的值

这就是monad。还有一些技术问题,但基本上这两个操作定义了monad。真正的问题是,“monad做什么?”,这取决于monad-列表是monad,Maybes是monad;IO操作是monad。当我们说这些东西是monad时,这意味着它们具有返回和>>=的monad接口。

其他回答

为什么我们需要单子?

我们只想使用函数编程。(毕竟是“功能编程”-FP)。然后,我们遇到了第一个大问题。这是一个程序:f(x)=2*xg(x,y)=x/y我们怎么能说首先要执行什么?我们如何使用不超过个函数来形成一个有序的函数序列(即程序)?解决方案:组合函数。如果你先要g,然后要f,只需写f(g(x,y))。好的,但是。。。更多问题:某些函数可能会失败(即g(2,0),除以0)。我们在FP中没有“例外”。我们如何解决它?解决方案:让我们允许函数返回两种东西:而不是g:Real,Real->Real(函数从两个实数转换为实数),让我们允许g:Real、Real->Real|Nothing(函数从一个实数转换成(实数或零))。但函数应该(更简单地)只返回一件事。解决方案:让我们创建一种要返回的新类型的数据,一种“装箱类型”,它可能包含一个真实的数据,也可能只是一个空数据。因此,我们可以有g:真实,真实->可能真实。好的,但是。。。f(g(x,y))现在发生了什么?f还没有准备好使用“也许真的”。而且,我们不想改变我们可以与g连接的每一个函数,以使用Maybe Real。解决方案:让我们有一个特殊的函数来“连接”/“组合”/“链接”函数。这样,我们就可以在幕后调整一个函数的输出,以支持下一个函数。在我们的例子中:g>>=f(连接/合成g到f)。我们希望>>=获取g的输出,检查它,如果它是Nothing,则不要调用f并返回Nothing;或者相反,提取装箱的实数并用它来馈送f。(此算法只是Maye类型的>>=的实现)。出现了许多其他问题,可以使用相同的模式来解决:1。使用“框”来编码/存储不同的含义/值,并具有像g这样的函数来返回这些“框值”。2.让作曲家/链接器g>>=f帮助将g的输出连接到f的输入,这样我们就不必改变f。使用该技术可以解决的显著问题有:具有函数序列中的每个函数(“程序”)可以共享的全局状态:解StateMonad。我们不喜欢“不纯函数”:对相同输入产生不同输出的函数。因此,让我们标记这些函数,使它们返回一个标记/装箱的值:IOmonad。

完全幸福!!!!

可选/可能是最基本的一元类型

单子是关于功能组成的。如果函数f:可选<A>->可选<B>,g:可选<B>->可选<C>,h:可选<C>->可选<D>。然后你可以创作它们

optional<A> opt;
h(g(f(opt)));

monad类型的好处是,您可以改为组合f:A->可选<B>、g:B->可选<C>、h:C->可选<D>。他们可以这样做,因为monadic接口提供了绑定运算符

auto optional<A>::bind(A->optional<B>)->optional<B>

并且可以写作文

optional<A> opt
opt.bind(f)
   .bind(g)
   .bind(h)

monads的好处是我们不再需要处理if(!opt)return nullopt的逻辑;在f、g、h中的每一个中,因为该逻辑被移动到绑定运算符中。

ranges/lists/iterables是第二种最基本的monad类型。

范围的一元特征是我们可以变换然后变平,即从一个整数范围内编码的表示开始[36,98]

我们可以转换为[[m','a','c','h','i','n','e',''],['l','','r','n','i','n','g','.']]

然后压平[am','a','c','h','i','n','e','l',''e'

而不是编写此代码

vector<string> lookup_table;
auto stringify(vector<unsigned> rng) -> vector<char>
{
    vector<char> result;
    for(unsigned key : rng)
       for(char ch : lookup_table[key])
           result.push_back(ch);
       result.push_back(' ')
    result.push_back('.')
    return result
}

我们可以写这个

auto f(unsigned key) -> vector<char>
{
    vector<char> result;
    for(ch : lookup_table[key])
        result.push_back(ch);
    return result
}
auto stringify(vector<unsigned> rng) -> vector<char>
{
    return rng.bind(f);
}

monad将for循环(无符号键:rng)向上推到绑定函数中,从而允许理论上更容易推理的代码。毕达哥拉斯三元组可以在范围-v3中使用嵌套绑定生成(而不是我们看到的可选的链式绑定)

auto triples =
  for_each(ints(1), [](int z) {
    return for_each(ints(1, z), [=](int x) {
      return for_each(ints(x, z), [=](int y) {
        return yield_if(x*x + y*y == z*z, std::make_tuple(x, y, z));
      });
    });
  });

按照OOP程序员将理解(没有任何功能编程背景),什么是莫纳德?它解决了什么问题是最常用的地方吗?是最常用的地方吗?

就OO编程而言,monad是一个接口(或者更可能是一个mixin),由一个类型参数化,具有两个方法,return和bind,它们描述:

如何注入值以获得注入值的一元值类型如何使用从非一元值。

它解决的问题与您期望的任何接口的问题类型相同,“我有很多不同的类,它们做不同的事情,但似乎以一种具有潜在相似性的方式来做这些不同的事情。即使这些类本身不是比‘Object’类本身更接近的子类,我如何描述它们之间的相似性?”

更具体地说,Monad“接口”与IEnumerator或IIterator相似,因为它采用的类型本身也采用的类型。然而,Monad的主要“点”是能够连接基于内部类型的操作,甚至可以连接到具有新的“内部类型”的点,同时保持-甚至增强-主类的信息结构。

monad是一种封装值的数据类型,本质上可以对其应用两个操作:

返回x创建封装x的monad类型的值m>>=f(读作“绑定运算符”)将函数f应用于monad m中的值

这就是monad。还有一些技术问题,但基本上这两个操作定义了monad。真正的问题是,“monad做什么?”,这取决于monad-列表是monad,Maybes是monad;IO操作是monad。当我们说这些东西是monad时,这意味着它们具有返回和>>=的monad接口。

这里有一个简单的Monads解释和Marvel的案例研究。

单子是用于对有效的依赖函数进行排序的抽象。这里的有效意味着它们以F[a]的形式返回一个类型,例如Option[a],其中Option是F,称为类型构造函数。让我们通过两个简单步骤来了解这一点

下面的函数组合是可传递的。所以从A到C,我可以组成A=>B和B=>C。

 A => C   =   A => B  andThen  B => C

然而,如果函数返回一个像Option[A]这样的效果类型,即A=>F[B],则合成不起作用,因为我们需要A=>B,但我们有A=>F[B]。我们需要一个特殊的运算符“bind”,它知道如何融合这些返回F[a]的函数。

 A => F[C]   =   A => F[B]  bind  B => F[C]

“bind”函数是为特定的F定义的。

对于任何A,也有“return”,类型A=>F[A],也为特定的F定义。要成为Monad,F必须定义这两个函数。

因此,我们可以从任何纯函数A=>B构造有效函数A=>F[B],

 A => F[B]   =   A => B  andThen  return

但给定的F也可以定义自己不透明的“内置”特殊函数,这些函数的类型是用户无法自行定义的(纯语言),例如

“随机”(范围=>随机[Int])“print”(字符串=>IO[()])“尝试…捕捉”等。