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。

Monad是一种带有特殊机器的盒子，它允许你从两个嵌套的盒子中制作一个普通的盒子，但仍然保持两个盒子的一些形状。

具体来说，它允许您执行连接，类型为Monad m=>m（m a）->m a。

它还需要一个返回操作，它只包装一个值。return：：Monad m=>a->m a你也可以说joinunboxes和return wrappes，但join不是Monad m=>m a->a类型的（它不会打开所有Monad，而是打开Monad，Monad在其中）

所以它取一个Monad盒子（Monad m=>，m），里面有一个盒子（（m a）），然后生成一个普通盒子（m a。

然而，Monad通常用于（>>=）（口语“bind”）运算符，它本质上只是一个fmap和一个接一个的join。具体而言，

x >>= f = join (fmap f x)
(>>=) :: Monad m => (a -> m b) -> m a -> m b

请注意，函数出现在第二个参数中，而不是fmap。

此外，join=（>>=id）。

为什么这有用？本质上，它允许您在某种框架（Monad）中工作时制作将动作串在一起的程序。

Haskell中Monad的最突出用途是IO Monad。现在，IO是对Haskell中的Action进行分类的类型。在这里，Monad系统是唯一的保存方式（华丽的词）：

参考透明度懒惰纯洁

本质上，像getLine:：IOString这样的IO操作不能被String替换，因为它总是具有不同的类型。把IO想象成一种神奇的盒子，可以把东西传送给你。然而，仍然只是说getLine:：IOString和所有函数都接受IOa会导致混乱，因为可能不需要这些函数。const“üp§”getLine会做什么？（const丢弃第二个参数。const a b=a。）getLine不需要求值，但应该执行IO！这使得行为相当不可预测，也使得类型系统不那么“纯粹”，因为所有函数都将采用a和IOa值。

输入IO Monad。

要将动作串在一起，只需展平嵌套的动作。要将函数应用于IO操作的输出，IO a类型中的a，只需使用（>>=）。

例如，输出输入的行（输出行是一个生成IO操作的函数，匹配右参数>>=）：

getLine >>= putStrLn :: IO ()
-- putStrLn :: String -> IO ()

这可以用do环境更直观地写出来：

do line <- getLine
   putStrLn line

本质上，这样的do块：

do x <- a
   y <- b
   z <- f x y
   w <- g z
   h x
   k <- h z
   l k w

…转化为：

a     >>= \x ->
b     >>= \y ->
f x y >>= \z ->
g z   >>= \w ->
h x   >>= \_ ->
h z   >>= \k ->
l k w

还有m>>=\_->f的>>运算符（当框中的值不需要在框中创建新框时）也可以写成a>>b=a>>=constb（consta b=a）

此外，返回运算符是根据IO直觉建模的-它返回一个具有最小上下文的值，在这种情况下没有IO。由于IO a中的a表示返回的类型，这类似于命令式编程语言中的return（a），但它不会停止操作链！f>>=return>>=g与f>>=g相同。仅当您返回的术语在链中较早创建时才有用-请参见上文。

当然，还有其他Monad，否则它不会被称为Monad，它会被称为“IO控制”之类的东西。

例如，List Monad（Monad[]）通过串联变平-使（>>=）运算符对列表的所有元素执行函数。这可以被视为“不确定性”，其中列表是许多可能的值，而Monad框架正在进行所有可能的组合。

例如（GHCi）：

Prelude> [1, 2, 3] >>= replicate 3  -- Simple binding
[1, 1, 1, 2, 2, 2, 3, 3, 3]
Prelude> concat (map (replicate 3) [1, 2, 3])  -- Same operation, more explicit
[1, 1, 1, 2, 2, 2, 3, 3, 3]
Prelude> [1, 2, 3] >> "uq"
"uququq"
Prelude> return 2 :: [Int]
[2]
Prelude> join [[1, 2], [3, 4]]
[1, 2, 3, 4]

因为：

join a = concat a
a >>= f = join (fmap f a)
return a = [a]  -- or "= (:[])"

如果出现这种情况，“也许莫纳德”只会将所有结果作废为“无”。也就是说，绑定自动检查函数（a>>=f）是否返回或值（a>>>=f）是否为Nothing，然后也返回Nothing。

join       Nothing  = Nothing
join (Just Nothing) = Nothing
join (Just x)       = x
a >>= f             = join (fmap f a)

或者更明确地说：

Nothing  >>= _      = Nothing
(Just x) >>= f      = f x

State Monad用于同时修改某些共享状态-s->（a，s）的函数，因此>>=的参数为：a->s->（a，s）。这个名称有点用词不当，因为State实际上是用于状态修改功能，而不是用于状态——状态本身确实没有有趣的财产，它只是被改变了。

例如：

pop ::       [a] -> (a , [a])
pop (h:t) = (h, t)
sPop = state pop   -- The module for State exports no State constructor,
                   -- only a state function

push :: a -> [a] -> ((), [a])
push x l  = ((), x : l)
sPush = state push

swap = do a <- sPop
          b <- sPop
          sPush a
          sPush b

get2 = do a <- sPop
          b <- sPop
          return (a, b)

getswapped = do swap
                get2

那么：

Main*> runState swap [1, 2, 3]
((), [2, 1, 3])
Main*> runState get2 [1, 2, 3]
((1, 2), [1, 2, 3]
Main*> runState (swap >> get2) [1, 2, 3]
((2, 1), [2, 1, 3])
Main*> runState getswapped [1, 2, 3]
((2, 1), [2, 1, 3])

也：

Prelude> runState (return 0) 1
(0, 1)

对于来自命令式背景（c#）的人，

考虑以下代码

bool ReturnTrueorFalse(SomeObject input)
{
    if(input.Property1 is invalid)
    {
        return false;
    }

    if(input.Property2 is invalid)
    {
        return false;
    }

    DoSomething();
    return true;
}

您会看到很多这样的代码，甚至不会看到早期返回，但所有检查都是嵌套完成的。现在，Monad是一种模式，它可以像下面一样被压平

Monad<bool> ReturnTrueorFalse(SomeObject input) =>
    from isProperty1Valid in input.Property1
    from isProperty2Valid in input.Property2
    select Monad.Create(isProperty1Valid && isProperty2Valid);

这里有几点需要注意。首先，更改函数的返回值。其次，输入的两个财产都必须是Monad。接下来，Monad应该实现SelectMany（LINQ的展平运算符）。由于SelectMany是为该类型实现的，因此可以使用查询语法编写语句

那幺，什么是莫纳德？它是一种以可组合方式对返回相同类型的表达式进行扁平化的结构。这在函数式编程中特别有用，因为大多数函数式应用程序倾向于将状态和IO保持在应用程序的边缘层（例如：控制器），并在整个调用堆栈中返回基于Monad的返回值，直到需要解包该值。当我第一次看到这张照片时，我最大的优点是它很容易在眼睛上看到，也很有陈腔滥调。

每个c#（现在几乎每个人）开发人员都能立即识别的Monad的最佳示例是async/await。在.Net4.5之前，我们必须使用ContinueWith编写基于任务的语句来处理回调，在async/await之后，我们开始使用同步语法来处理异步语法。这是可能的，因为Task是一个“monad”。

关于OOP开发人员的详细说明，请参阅本文，这是一个简单的实现和语言文本，其中包含许多很棒的Monad和大量关于函数式编程的信息

Monad是一个可应用的（即，你可以将二进制（因此，“n元”）函数提升到（1），并将纯值注入（2））Functor（即，可以映射到（3）的函数，即提升一元函数到（3”），它还具有展平嵌套数据类型的能力（三个概念中的每一个都遵循其相应的一组规则）。在Haskell中，这种扁平化操作称为join。

此“联接”操作的常规（通用、参数化）类型为：

join  ::  Monad m  =>  m (m a)  ->  m a

对于任何monad m（注意，类型中的所有ms都是相同的！）。

特定的m monad定义了其特定版本的join，该版本适用于由类型m A的monadic值“携带”的任何值类型A。某些特定类型包括：

join  ::  [[a]]           -> [a]         -- for lists, or nondeterministic values
join  ::  Maybe (Maybe a) -> Maybe a     -- for Maybe, or optional values
join  ::  IO    (IO    a) -> IO    a     -- for I/O-produced values

连接操作将产生a型值的m计算的m计算转换为a型值组合的m计算。这允许将计算步骤组合成一个更大的计算。

结合“bind”（>>=）运算符的计算步骤简单地使用fmap和join，即。

(ma >>= k)  ==  join (fmap k ma)
{-
  ma        :: m a            -- `m`-computation which produces `a`-type values
  k         ::   a -> m b     --  create new `m`-computation from an `a`-type value
  fmap k ma :: m    ( m b )   -- `m`-computation of `m`-computation of `b`-type values
  (m >>= k) :: m        b     -- `m`-computation which produces `b`-type values
-}

相反，可以通过bind定义join，join mma==join（fmap id mma）==mma>>=id，其中id ma=ma——对于给定的类型m，以更方便的为准。

对于monad，do表示法及其使用代码的等效绑定，

do { x <- mx ; y <- my ; return (f x y) }        --   x :: a   ,   mx :: m a
                                                 --   y :: b   ,   my :: m b
mx >>= (\x ->                                    -- nested
            my >>= (\y ->                        --  lambda
                         return (f x y) ))       --   functions

可以读为

首先“做”mx，当它完成时，将其“结果”作为x，让我用它“做”其他事情。

在给定的do块中，绑定箭头<-右侧的每个值对于某些类型a都是m a类型，在整个do块中都是相同的monad m。

返回x是一个中立的m计算，它只产生给定的纯值x，因此将任何m计算与返回绑定都不会改变该计算。

---

（1） 提升A2：：适用m=>（a->b->c）->m a->m b->m c

（2） 纯：：适用m=>a->m a

（3） 具有fmap：：函数m=>（a->b）->m a->m b

还有等效的Monad方法，

liftM2 :: Monad m => (a -> b -> c) -> m a -> m b -> m c
return :: Monad m =>  a            -> m a
liftM  :: Monad m => (a -> b)      -> m a -> m b

给定monad，其他定义可以如下

pure   a       = return a
fmap   f ma    = do { a <- ma ;            return (f a)   }
liftA2 f ma mb = do { a <- ma ; b <- mb  ; return (f a b) }
(ma >>= k)     = do { a <- ma ; b <- k a ; return  b      }

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”