在最近简要回顾了Haskell之后,对于monad本质上是什么,有什么简单、简洁、实用的解释?
我发现,我遇到的大多数解释都很难理解,而且缺乏实际细节。
在最近简要回顾了Haskell之后,对于monad本质上是什么,有什么简单、简洁、实用的解释?
我发现,我遇到的大多数解释都很难理解,而且缺乏实际细节。
当前回答
(另请参见“什么是monad?”中的答案)
蒙纳斯的一个很好的动机是西格菲(丹·皮波尼)的《你本可以发明蒙纳斯!(也许你已经有了)。还有很多其他monad教程,其中许多都试图使用各种类比以“简单的术语”来解释monad:这就是monad教程谬论;避开它们。
正如MacIver博士在《告诉我们为什么你的语言很糟糕》中所说:所以,我讨厌Haskell的事情:让我们从显而易见的开始。Monad教程。不,不是单子。特别是教程。他们没完没了,夸夸其谈,亲爱的上帝,他们太乏味了。此外,我从未见过任何令人信服的证据表明它们确实有帮助。阅读类定义,编写一些代码,忘掉这个可怕的名字。
你说你懂“也许莫纳德”吗?很好,你在路上了。只要开始使用其他monad,迟早你会了解monad的一般含义。
(如果你以数学为导向,你可能想忽略几十个教程,学习定义,或遵循类别理论的讲座:)定义的主要部分是Monad M包含一个“类型构造器”,为每个现有类型“T”定义一个新类型“M T”,以及在“常规”类型和“M”类型之间来回移动的一些方式。]
同样,令人惊讶的是,对monad最好的介绍之一实际上是介绍monad的早期学术论文之一,Philip Wadler的Monad for functional programming。它实际上有一些实用的、非平凡的激励性例子,与许多人工教程不同。
其他回答
在了解这些信息时,对我帮助最大的两件事是:
第8章,“函数解析器”,摘自Graham Hutton的《Haskell编程》一书。实际上,这根本没有提到monad,但如果您能够通读第章并真正理解其中的所有内容,特别是如何评估一系列绑定操作,您将了解monad的内部结构。预计这需要多次尝试。
关于修道院的教程。这提供了几个很好的例子来说明它们的用途,我不得不说,我在Appendex中的类比是为我工作的。
monad是用于封装状态变化的对象的东西。在不允许您具有可修改状态的语言(例如,Haskell)中最常遇到这种情况。
例如文件I/O。
您将能够使用文件I/O的monad来将不断变化的状态本质与使用monad的代码隔离开来。Monad内部的代码可以有效地忽略Monad外部世界的变化状态,这使您更容易理解程序的整体效果。
monad实际上是“类型运算符”的一种形式。它将做三件事。首先,它会将一种类型的值“包装”(或以其他方式转换)为另一种类型(通常称为“一元类型”)。第二,它将使底层类型上的所有操作(或函数)在monadic类型上可用。最后,它将为将自身与另一个monad组合以生成复合monad提供支持。
“可能monad”本质上等同于Visual Basic/C#中的“可为null的类型”。它接受不可为null的类型“T”并将其转换为“可为null<T>”,然后定义所有二进制运算符在可为null><T>上的含义。
副作用也有类似的表现。创建了一个结构,该结构包含函数返回值旁边的副作用描述。当值在函数之间传递时,“提升”操作会复制副作用。
它们被称为“monad”,而不是更容易理解的“类型运算符”的名称,原因如下:
Monad对他们的行为有限制(详见定义)。这些限制,加上涉及三个运算,符合范畴理论中一个叫做monad的结构,这是一个模糊的数学分支。它们是由“纯”函数语言的支持者设计的纯函数语言的支持者,如模糊的数学分支由于数学晦涩难懂,而且monad与特定的编程风格相关,人们倾向于使用monad这个词作为一种秘密握手。正因为如此,没有人费心去投资一个更好的名字。
经过努力,我想我终于明白了单子。在重新阅读了我自己对绝大多数投票结果的冗长批评之后,我将给出这个解释。
要理解单子,需要回答三个问题:
你为什么需要蒙纳德?什么是单子?如何实现monad?
正如我在最初的评论中所指出的,有太多的monad解释被第3个问题所困扰,没有,也没有充分地涵盖第2个问题或第1个问题。
你为什么需要蒙纳德?
Haskell等纯函数式语言与C或Java等命令式语言的不同之处在于,纯函数式程序不一定按特定顺序执行,一步一步执行。Haskell程序更类似于一个数学函数,在该函数中,您可以以任意数量的潜在阶数求解“方程”。这带来了许多好处,其中之一是它消除了某些类型的错误的可能性,特别是那些与“状态”相关的错误。
然而,使用这种编程风格,有些问题不是很容易解决的。有些事情,比如控制台编程和文件i/o,需要按照特定的顺序进行,或者需要维护状态。处理这个问题的一种方法是创建一种表示计算状态的对象,以及一系列将状态对象作为输入并返回新修改的状态对象的函数。
因此,让我们创建一个假设的“状态”值,它表示控制台屏幕的状态。这个值是如何构造的并不重要,但假设它是一个字节长度的ascii字符数组,表示屏幕上当前可见的内容,以及一个表示用户输入的最后一行伪代码的数组。我们已经定义了一些接受控制台状态、修改它并返回新控制台状态的函数。
consolestate MyConsole = new consolestate;
因此,要进行控制台编程,但以纯函数的方式,您需要在彼此之间嵌套许多函数调用。
consolestate FinalConsole = print(input(print(myconsole, "Hello, what's your name?")),"hello, %inputbuffer%!");
以这种方式编程保持了“纯”的功能风格,同时强制对控制台的更改按特定顺序进行。但是,我们可能希望像上面的示例一样,一次只执行几个操作。以这种方式嵌套函数将开始变得笨拙。我们想要的是基本上与上面相同的代码,但编写得更像这样:
consolestate FinalConsole = myconsole:
print("Hello, what's your name?"):
input():
print("hello, %inputbuffer%!");
这确实是一种更方便的写法。但我们如何做到这一点呢?
什么是单子?
一旦你定义了一个类型(比如consoleestate),以及一系列专门为该类型操作而设计的函数,你就可以通过定义一个操作符(比如:(bind))将这些东西的整个包变成一个“monad”,该操作符会自动将返回值输入到左边的函数参数中,转换为与特定类型的绑定运算符一起工作的函数。
如何实现monad?
看到其他答案,似乎可以很自由地跳到细节中。
遵循您简短、简洁、实用的指示:
理解monad最简单的方法是在上下文中应用/组合函数。假设你有两个计算,它们都可以看作是两个数学函数f和g。
f取一个String并生成另一个String(取前两个字母)g获取一个String并生成另一个String(大写转换)
因此,在任何语言中,“取前两个字母并将其转换为大写”的转换都会写成g(f(“某个字符串”))。因此,在纯完美函数的世界中,合成只是:先做一件事,然后再做另一件事。
但假设我们生活在一个功能可能失败的世界中。例如:输入字符串可能有一个字符长,因此f将失败。所以在这种情况下
f获取一个String并生成一个String或Nothing。g仅在f未失败时生成字符串。否则,将不生成任何内容
所以现在,g(f(“somestring”))需要一些额外的检查:“计算f,如果它失败,那么g应该返回Nothing,否则计算g”
此思想可应用于任何参数化类型,如下所示:
让Context[Sometype]是Context中Sometype的计算。考虑功能
f: :AnyType->上下文[Sometype]g: :某些类型->上下文[AnyOtherType]
合成g(f())应该读作“compute f。在这个上下文中,做一些额外的计算,然后计算g,如果它在上下文中有意义”