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
一个非常简单的答案是:
Monad是一种抽象,它为封装值、计算新的封装值和展开封装值提供了接口。
它们在实践中的方便之处在于,它们提供了一个统一的接口,用于创建建模状态而非状态的数据类型。
必须理解Monad是一种抽象,即用于处理某种数据结构的抽象接口。然后,该接口用于构建具有一元行为的数据类型。
你可以在Ruby中的Monads中找到一个非常好且实用的介绍,第1部分:简介。
其他回答
Monad用于控制流,就像抽象数据类型用于数据一样。
换句话说,许多开发人员对集合、列表、字典(或哈希、或地图)和树的概念很熟悉。在这些数据类型中有许多特殊情况(例如InsertionOrderPreservingIdentityHashMap)。
然而,当面对程序“流”时,许多开发人员还没有接触到比if、switch/case、do、while、goto(grr)和(可能)闭包更多的构造。
因此,monad只是一个控制流构造。替代monad的更好短语是“控制类型”。
因此,monad具有用于控制逻辑、语句或函数的槽——数据结构中的等价物是,某些数据结构允许您添加数据,并删除数据。
例如,“if”monad:
if( clause ) then block
最简单的是有两个槽:一个子句和一个块。if monad通常用于评估子句的结果,如果不是false,则评估块。许多开发人员在学习“如果”时并没有接触到monad,而且编写有效的逻辑并不需要理解monad。
monad可能会变得更复杂,就像数据结构可能变得更复杂一样,但monad有很多大类可能具有相似的语义,但实现和语法不同。
当然,数据结构可以在单子上迭代或遍历,也可以以同样的方式进行评估。
编译器可能支持也可能不支持用户定义的monad。哈斯克尔当然知道。Ioke有一些类似的功能,尽管语言中没有使用monad一词。
[免责声明:我仍在努力完全了解monads。以下是我目前所了解的情况。如果这是错误的,希望有有知识的人会在地毯上给我打电话。]
Arnar写道:
Monads只是一种包装东西的方法,它提供了对包装好的东西进行操作而不展开的方法。
正是这样。想法是这样的:
你需要一些价值,并用一些附加信息来包装它。就像值是某种类型的(例如整数或字符串)一样,附加信息也是某种类型的。例如,该额外信息可能是“可能”或“IO”。然后,您有一些运算符,允许您在携带附加信息的同时对打包的数据进行操作。这些运算符使用附加信息来决定如何更改包装值上的操作行为。例如,Maybe Int可以是Just Int或Nothing。现在,如果您将Maybe Int添加到Maybe Int,则运算符将检查它们是否都是内部的Just Int,如果是,则将展开Int,将其传递给加法运算符,将生成的Int重新包装为新的Just Int(这是有效的Maybe Int),从而返回Maybe Int。但如果其中一个是内部的Nothing,则该运算符将立即返回Nothing,这也是一个有效的Maybe Int。这样,你可以假装Maybe Ints只是正常的数字,并对它们进行常规运算。如果你得到了一个Nothing,你的方程仍然会产生正确的结果——而不必到处乱检查Nothing。
但这个例子正是Maybe所发生的事情。如果额外的信息是IO,那么将调用为IO定义的特殊运算符,并且在执行添加之前,它可以执行完全不同的操作。(好吧,将两个IO Int加在一起可能是荒谬的——我还不确定。)
基本上,“monad”大致意思是“模式”。但是,您现在有了一种语言构造(语法和所有),可以将新模式声明为程序中的东西,而不是一本充满了非正式解释和专门命名的模式的书。(这里的不精确之处在于所有模式都必须遵循特定的形式,因此monad不像模式那样通用。但我认为这是大多数人都知道和理解的最接近的术语。)
这就是为什么人们觉得单子如此令人困惑:因为它们是一个通用的概念。问是什么使某物成为monad与问是什么让某物成为模式类似。
但是想想在语言中对模式的概念提供语法支持的含义:你不必阅读“四人帮”一书,记住特定模式的构造,只需编写一次代码,以不可知的通用方式实现这个模式,然后就完成了!然后,您可以重用此模式,如Visitor或Strategy或Façade等,只需用它装饰代码中的操作,而无需反复重新实现它!
所以,这就是为什么理解monad的人会发现它们如此有用的原因:这并不是知识势利者以理解为荣的象牙塔概念(好吧,当然也是如此,teehee),而是实际上让代码更简单。
根据我们所谈论的monad,“什么是monad”这个问题是错误的:
对“什么是单单体?”这个问题的简短回答是,它是内函子范畴中的单单体,或者它是一种通用数据类型,配备了满足某些定律的两个运算。这是正确的,但它并没有揭示一个重要的大局。这是因为问题是错误的。在这篇论文中,我们的目标是回答正确的问题,即“当作者谈论单子时,他们真正说的是什么?”
虽然这篇论文没有直接回答什么是单子,但它有助于理解不同背景的人谈论单子时的含义以及原因。
在Scala的上下文中,您会发现以下是最简单的定义。基本上,flatMap(或bind)是“关联”的,并且存在一个标识。
trait M[+A] {
def flatMap[B](f: A => M[B]): M[B] // AKA bind
// Pseudo Meta Code
def isValidMonad: Boolean = {
// for every parameter the following holds
def isAssociativeOn[X, Y, Z](x: M[X], f: X => M[Y], g: Y => M[Z]): Boolean =
x.flatMap(f).flatMap(g) == x.flatMap(f(_).flatMap(g))
// for every parameter X and x, there exists an id
// such that the following holds
def isAnIdentity[X](x: M[X], id: X => M[X]): Boolean =
x.flatMap(id) == x
}
}
E.g.
// These could be any functions
val f: Int => Option[String] = number => if (number == 7) Some("hello") else None
val g: String => Option[Double] = string => Some(3.14)
// Observe these are identical. Since Option is a Monad
// they will always be identical no matter what the functions are
scala> Some(7).flatMap(f).flatMap(g)
res211: Option[Double] = Some(3.14)
scala> Some(7).flatMap(f(_).flatMap(g))
res212: Option[Double] = Some(3.14)
// As Option is a Monad, there exists an identity:
val id: Int => Option[Int] = x => Some(x)
// Observe these are identical
scala> Some(7).flatMap(id)
res213: Option[Int] = Some(7)
scala> Some(7)
res214: Some[Int] = Some(7)
注:严格地说,函数编程中的Monad的定义与范畴理论中的Monard的定义不同,后者是按映射和展平的顺序定义的。尽管它们在某些映射下是等价的。这个演示非常好:http://www.slideshare.net/samthemonad/monad-presentation-scala-as-a-category
事实上,与一般人对蒙得斯的理解相反,他们与国家无关。Monads只是一种包装东西的方法,它提供了对包装好的东西进行操作而不展开的方法。
例如,您可以在Haskell中创建一个类型来包装另一个类型:
data Wrapped a = Wrap a
包装我们定义的东西
return :: a -> Wrapped a
return x = Wrap x
要在不展开的情况下执行操作,假设您有一个函数f::a->b,然后您可以执行此操作来提升该函数以作用于包装的值:
fmap :: (a -> b) -> (Wrapped a -> Wrapped b)
fmap f (Wrap x) = Wrap (f x)
这就是所有需要理解的。然而,事实证明,有一个更通用的函数来执行此提升,即bind:
bind :: (a -> Wrapped b) -> (Wrapped a -> Wrapped b)
bind f (Wrap x) = f x
bind可以比fmap做得更多,但反之亦然。实际上,fmap只能用绑定和返回来定义。因此,在定义monad时。。您给出它的类型(这里是Wrapped a),然后说明它的返回和绑定操作是如何工作的。
很酷的是,这是一个普遍的模式,它会在所有地方弹出,以纯方式封装状态只是其中之一。
有关如何使用monad来引入函数依赖关系,从而控制求值顺序(如Haskell的IO monad中所用)的好文章,请查看IOInside。
至于理解单子,不要太担心。读一些你觉得有趣的东西,如果你不马上理解,也不要担心。那就用Haskell这样的语言潜水吧。修道院就是这样一种东西,在那里,通过练习,理解慢慢地进入你的大脑,有一天你突然意识到你理解了它们。