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

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。

其他回答

Monoid似乎可以确保在Monoid和受支持的类型上定义的所有操作始终返回Monoid内部的受支持类型。任何数字+任何数字=一个数字,没有错误。

而除法接受两个分数,并返回一个分数,该分数在haskell somewhy中将除以零定义为无穷大(恰好是分数somewhy)。。。

在任何情况下,Monads似乎只是一种确保您的操作链以可预测的方式运行的方法,而一个声称为Num->Num的函数,由另一个用x调用的Num->Num的函数组成,并不意味着发射导弹。

另一方面,如果我们有一个功能可以发射导弹,我们可以将它与其他功能组合起来,也可以发射导弹。

在Haskell中,main的类型是IO()或IO[()],这种区分很奇怪,我不会讨论它,但我认为会发生以下情况:

如果我有main,我希望它做一系列动作,我运行程序的原因是产生一个效果——通常是通过IO。因此,我可以将IO操作串联在一起,以便——做IO,而不是其他。

如果我尝试做一些不“返回IO”的事情,程序会抱怨链不流动,或者基本上“这与我们正在尝试做的事情有什么关系——IO动作”,这似乎迫使程序员保持思路,不偏离并思考发射导弹,同时创建排序算法——不流动。

基本上,Monads似乎是编译器的一个提示,“嘿,你知道这个函数在这里返回一个数字,它实际上并不总是有效的,它有时会产生一个number,有时什么都没有,请记住这一点”。知道了这一点,如果你试图断言一个单元动作,单元动作可能会作为一个编译时异常,说“嘿,这实际上不是一个数字,这可能是一个数字。但你不能假设这一点。做一些事情以确保流是可接受的。”这在一定程度上防止了不可预测的程序行为。

似乎monad不是关于纯粹性,也不是关于控制,而是关于维护一个类别的身份,在这个类别上,所有行为都是可预测和定义的,或者不编译。当你被要求做某事时,你不能什么都不做,如果你被要求什么都不干(可见),你也不能做。

我能想到的Monads的最大原因是——看看程序/OOP代码,你会发现你不知道程序从哪里开始,也不知道程序的结束,你看到的只是大量的跳跃和大量的数学、魔法和导弹。您将无法维护它,如果可以的话,您将花费大量的时间来思考整个程序,然后才能理解其中的任何部分,因为在这种情况下,模块化是基于代码的相互依赖的“部分”,其中代码被优化为尽可能相关,以保证效率/相互关系。单子是非常具体的,并且通过定义得到了很好的定义,并确保程序流程可以进行分析,并隔离难以分析的部分——因为它们本身就是单子。monad似乎是一个“可理解的单元,它在完全理解时是可预测的”——如果你理解“可能”monad,那么它除了“可能”之外就没有可能做任何事情,这看起来微不足道,但在大多数非monad代码中,一个简单的函数“helloworld”可以发射导弹,什么都不做,或者摧毁宇宙,甚至扭曲时间——我们不知道也不能保证它是什么样子。一个单子保证它就是什么样子。这是非常强大的。

“现实世界”中的所有事物似乎都是单子,因为它受到防止混淆的明确可观察规律的约束。这并不意味着我们必须模仿这个对象的所有操作来创建类,相反,我们可以简单地说“一个正方形就是一个正方形”,只不过是一个正方形,甚至不是矩形或圆形,和“一个正方形的面积是它现有维度的长度乘以它自身的面积。无论你有什么正方形,如果它是2D空间中的正方形,它的面积绝对不能是任何东西,只有它的长度平方,这几乎是微不足道的。这是非常强大的,因为我们不需要断言我们的世界是这样的,我们只需要使用现实的含义来预测它。”防止我们的节目偏离轨道。

我几乎可以肯定是错的,但我认为这可以帮助一些人,所以希望它能帮助一些人。

在几年前回答了这个问题之后,我相信我可以通过。。。

monad是一种函数组合技术,它使用组合函数bind将某些输入场景的处理具体化,以在组合过程中预处理输入。

在正常合成中,函数compose(>>)用于按顺序将合成的函数应用于其前身的结果。重要的是,所组成的函数需要处理其输入的所有场景。

(x->y)>>(y->z)

这种设计可以通过重组输入来改进,以便更容易地询问相关状态。因此,如果y包含有效性的概念,则值可以变成Mb,例如(is_OK,b),而不是简单的y。

例如,当输入仅可能是一个数字时,而不是返回一个可以尽职尽责地包含数字或不包含数字的字符串,您可以将类型重新构造为bool,以指示元组中存在有效数字和数字,例如bool*float。组合函数现在不再需要解析输入字符串来确定数字是否存在,而只需要检查元组的布尔部分。

(Ma->Mb)>>(Mb->Mc)

在这里,合成与合成一起自然发生,因此每个函数必须单独处理其输入的所有场景,尽管现在这样做要容易得多。

然而,如果我们能够将审讯的工作外化,以应对那些处理场景是常规的情况,那又会怎样呢。例如,如果我们的程序在输入不正常时什么都不做,比如is_OK为false时。如果做到了这一点,那么组合函数就不需要自己处理该场景,从而大大简化了代码并实现了另一个级别的重用。

为了实现这种外部化,我们可以使用bind(>>=)函数来执行组合而不是组合。因此,不是简单地将值从一个函数的输出传递到另一个函数输入,而是检查Ma的M部分,并决定是否以及如何将组合函数应用于a。当然,函数绑定将专门为我们的特定M定义,以便能够检查其结构并执行我们想要的任何类型的应用。尽管如此,a可以是任何东西,因为bind仅在确定应用程序需要时将未检查的a传递给组合函数。此外,组合函数本身也不再需要处理输入结构的M部分,从而简化了它们。因此

(a->Mb)>>=(b->Mc)或更简洁地Mb>>=

简言之,一旦输入被设计为充分暴露某些输入场景,monad就外部化了,从而提供了关于处理这些输入场景的标准行为。这种设计是一种外壳和内容模型,其中外壳包含与组合函数的应用程序相关的数据,并由绑定函数查询,并且仅对绑定函数可用。

因此,单子是三件事:

M外壳,用于保存monad相关信息,实现的绑定函数,用于在将组合函数应用于其在外壳中找到的内容值时使用该外壳信息,以及形式为a->Mb的可组合函数,生成包含单元管理数据的结果。

一般来说,函数的输入比其输出更具限制性,其中可能包括错误条件等;因此,Mb结果结构通常非常有用。例如,当除数为0时,除法运算符不返回数字。

此外,monad可以包括将值a包装成monadic类型Ma的包装函数,以及将一般函数a->b包装成monodic函数a->Mb的包装函数。当然,像bind一样,这样的包装函数是M特有的。例如:

let return a = [a]
let lift f a = return (f a)

绑定函数的设计假定了不可变的数据结构和纯函数,其他事情变得复杂,无法保证。因此,有一元定律:

鉴于

M_ 
return = (a -> Ma)
f = (a -> Mb)
g = (b -> Mc)

然后

Left Identity  : (return a) >>= f === f a
Right Identity : Ma >>= return    === Ma
Associative    : Ma >>= (f >>= g) === Ma >>= ((fun x -> f x) >>= g)

关联性意味着无论何时应用绑定,绑定都会保留求值顺序。也就是说,在上述关联性的定义中,对f和g的括号化绑定的强制早期评估只会导致期望Ma的函数完成绑定。因此,必须先确定Ma的值,然后才能将其值应用于f,进而将结果应用于g。

我也在努力理解单子。这是我的版本:

Monad是关于对重复的事物进行抽象的。首先,monad本身是一个类型化接口(像抽象泛型类),它有两个函数:bind和return,它们定义了签名。然后,我们可以基于抽象的monad创建具体的monad,当然还有绑定和返回的具体实现。此外,绑定和返回必须满足几个不变量,以便可以组合/链接具体的单体。

当我们有接口、类型、类和其他工具来创建抽象时,为什么要创建monad概念?因为monad提供了更多:它们以一种能够在没有任何样板的情况下合成数据的方式强制重新思考问题。

tl;博士

{-# LANGUAGE InstanceSigs #-}

newtype Id t = Id t

instance Monad Id where
   return :: t -> Id t
   return = Id

   (=<<) :: (a -> Id b) -> Id a -> Id b
   f =<< (Id x) = f x

开场白

应用程序运算符$of函数

forall a b. a -> b

是规范定义的

($) :: (a -> b) -> a -> b
f $ x = f x

infixr 0 $

根据Haskell基函数应用f x(infixl 10)。

作文定义为$as

(.) :: (b -> c) -> (a -> b) -> (a -> c)
f . g = \ x -> f $ g x

infixr 9 .

并且满足所有f g h的等价性。

     f . id  =  f            :: c -> d   Right identity
     id . g  =  g            :: b -> c   Left identity
(f . g) . h  =  f . (g . h)  :: a -> d   Associativity

.是关联的,id是它的右标识和左标识。

克莱斯利三人组

在编程中,monad是带有monad类型类实例的函子类型构造函数。定义和实现有几个等价的变体,每个变体对monad抽象的直觉略有不同。

函子是带有函子类型类实例的*->*类型的类型构造函数f。

{-# LANGUAGE KindSignatures #-}

class Functor (f :: * -> *) where
   map :: (a -> b) -> (f a -> f b)

除了遵循静态强制类型协议之外,函子类型类的实例必须遵守所有f g的代数函子定律。

       map id  =  id           :: f t -> f t   Identity
map f . map g  =  map (f . g)  :: f a -> f c   Composition / short cut fusion

函数计算具有以下类型

forall f t. Functor f => f t

计算c r包含上下文c中的结果r。

一元一元函数或Kleisli箭头的类型为

forall m a b. Functor m => a -> m b

Kleisi箭头是接受一个参数a并返回一元计算m b的函数。

Monads是用Kleisli三重函数定义的

(m, return, (=<<))

实现为类型类

class Functor m => Monad m where
   return :: t -> m t
   (=<<)  :: (a -> m b) -> m a -> m b

infixr 1 =<<

Kleisli标识返回是一个Kleisli箭头,它将值t提升为单元上下文m。

Kleisli组成<=<根据扩展定义为

(<=<) :: Monad m => (b -> m c) -> (a -> m b) -> (a -> m c)
f <=< g = \ x -> f =<< g x

infixr 1 <=<

<=<组成两个Kleisli箭头,将左箭头应用于右箭头应用的结果。

monad类型类的实例必须遵守monad定律,这在Kleisli组合中最为优雅地表述为:forall f g h。

   f <=< return  =  f                :: c -> m d   Right identity
   return <=< g  =  g                :: b -> m c   Left identity
(f <=< g) <=< h  =  f <=< (g <=< h)  :: a -> m d   Associativity

<=<是关联的,返回是它的右标识和左标识。

身份

标识类型

type Id t = t

是类型上的标识函数

Id :: * -> *

被解释为函子,

   return :: t -> Id t
=      id :: t ->    t

    (=<<) :: (a -> Id b) -> Id a -> Id b
=     ($) :: (a ->    b) ->    a ->    b

    (<=<) :: (b -> Id c) -> (a -> Id b) -> (a -> Id c)
=     (.) :: (b ->    c) -> (a ->    b) -> (a ->    c)

在规范的Haskell中,定义了身份monad

newtype Id t = Id t

instance Functor Id where
   map :: (a -> b) -> Id a -> Id b
   map f (Id x) = Id (f x)

instance Monad Id where
   return :: t -> Id t
   return = Id

   (=<<) :: (a -> Id b) -> Id a -> Id b
   f =<< (Id x) = f x

选项

选项类型

data Maybe t = Nothing | Just t

编码计算可能t不一定产生结果t,计算可能“失败”。选项monad已定义

instance Functor Maybe where
   map :: (a -> b) -> (Maybe a -> Maybe b)
   map f (Just x) = Just (f x)
   map _ Nothing  = Nothing

instance Monad Maybe where
   return :: t -> Maybe t
   return = Just

   (=<<) :: (a -> Maybe b) -> Maybe a -> Maybe b
   f =<< (Just x) = f x
   _ =<< Nothing  = Nothing

a->Maybe b仅在Maybe a产生结果时应用于结果。

newtype Nat = Nat Int

自然数可以编码为大于或等于零的整数。

toNat :: Int -> Maybe Nat
toNat i | i >= 0    = Just (Nat i)
        | otherwise = Nothing

自然数在减法下不是封闭的。

(-?) :: Nat -> Nat -> Maybe Nat
(Nat n) -? (Nat m) = toNat (n - m)

infixl 6 -?

选项monad涵盖了异常处理的基本形式。

(-? 20) <=< toNat :: Int -> Maybe Nat

List

列表monad,覆盖列表类型

data [] t = [] | t : [t]

infixr 5 :

及其加法幺半群运算“append”

(++) :: [t] -> [t] -> [t]
(x : xs) ++ ys = x : xs ++ ys
[]       ++ ys = ys

infixr 5 ++

编码非线性计算[t],产生自然量0,1。。。结果t。

instance Functor [] where
   map :: (a -> b) -> ([a] -> [b])
   map f (x : xs) = f x : map f xs
   map _ []       = []

instance Monad [] where
   return :: t -> [t]
   return = (: [])

   (=<<) :: (a -> [b]) -> [a] -> [b]
   f =<< (x : xs) = f x ++ (f =<< xs)
   _ =<< []       = []

Extension=<<将从Kleisli箭头a->[b]的应用f x到[a]的元素的所有列表[b]连接到一个结果列表[b]。

设正整数n的正除数为

divisors :: Integral t => t -> [t]
divisors n = filter (`divides` n) [2 .. n - 1]

divides :: Integral t => t -> t -> Bool
(`divides` n) = (== 0) . (n `rem`)

then

forall n.  let { f = f <=< divisors } in f n   =   []

在定义monad类型类时,Haskell标准使用其flip,即绑定运算符>>=,而不是extension=<<。

class Applicative m => Monad m where
   (>>=) :: forall a b. m a -> (a -> m b) -> m b

   (>>) :: forall a b. m a -> m b -> m b
   m >> k = m >>= \ _ -> k
   {-# INLINE (>>) #-}

   return :: a -> m a
   return = pure

为了简单起见,本解释使用了类型类层次结构

class              Functor f
class Functor m => Monad m

在Haskell中,当前的标准层次结构是

class                  Functor f
class Functor p     => Applicative p
class Applicative m => Monad m

因为不仅每个单子都是函子,而且每个应用格也是函子,每个单子也是应用格。

使用列表monad,命令式伪代码

for a in (1, ..., 10)
   for b in (1, ..., 10)
      p <- a * b
      if even(p)
         yield p

大致翻译为do块,

do a <- [1 .. 10]
   b <- [1 .. 10]
   let p = a * b
   guard (even p)
   return p

等效的monad理解,

[ p | a <- [1 .. 10], b <- [1 .. 10], let p = a * b, even p ]

和表达式

[1 .. 10] >>= (\ a ->
   [1 .. 10] >>= (\ b ->
      let p = a * b in
         guard (even p) >>       -- [ () | even p ] >>
            return p
      )
   )

Do符号和monad理解是嵌套绑定表达式的语法糖。绑定运算符用于一元结果的本地名称绑定。

let x = v in e    =   (\ x -> e)  $  v   =   v  &  (\ x -> e)
do { r <- m; c }  =   (\ r -> c) =<< m   =   m >>= (\ r -> c)

哪里

(&) :: a -> (a -> b) -> b
(&) = flip ($)

infixl 0 &

定义了防护功能

guard :: Additive m => Bool -> m ()
guard True  = return ()
guard False = fail

其中单位类型或“空元组”

data () = ()

支持选择和失败的加法单子可以通过使用类型类抽象

class Monad m => Additive m where
   fail  :: m t
   (<|>) :: m t -> m t -> m t

infixl 3 <|>

instance Additive Maybe where
   fail = Nothing

   Nothing <|> m = m
   m       <|> _ = m

instance Additive [] where
   fail = []
   (<|>) = (++)

其中fail和<|>形成所有k l m的幺半群。

     k <|> fail  =  k
     fail <|> l  =  l
(k <|> l) <|> m  =  k <|> (l <|> m)

失败的是吸收/消灭零元素的加法单体

_ =<< fail  =  fail

如果在

guard (even p) >> return p

即使p为真,则保护产生[()],并且根据>>的定义,产生局部常数函数

\ _ -> return p

应用于结果()。如果为false,则保护生成列表monad的fail([]),这不会产生要应用>>的Kleisli箭头的结果,因此跳过此p。

状态

不光彩的是,monad用于编码有状态计算。

状态处理器是一种功能

forall st t. st -> (t, st)

转换状态st并产生结果t。状态st可以是任何东西。没有,标志,计数,数组,句柄,机器,世界。

状态处理器的类型通常称为

type State st t = st -> (t, st)

状态处理器monad是kind*->*函子state st.Kleisli状态处理器mond的箭头是函数

forall st a b. a -> (State st) b

在规范的Haskell中,定义了状态处理器monad的惰性版本

newtype State st t = State { stateProc :: st -> (t, st) }

instance Functor (State st) where
   map :: (a -> b) -> ((State st) a -> (State st) b)
   map f (State p) = State $ \ s0 -> let (x, s1) = p s0
                                     in  (f x, s1)

instance Monad (State st) where
   return :: t -> (State st) t
   return x = State $ \ s -> (x, s)

   (=<<) :: (a -> (State st) b) -> (State st) a -> (State st) b
   f =<< (State p) = State $ \ s0 -> let (x, s1) = p s0
                                     in  stateProc (f x) s1

状态处理器通过提供初始状态来运行:

run :: State st t -> st -> (t, st)
run = stateProc

eval :: State st t -> st -> t
eval = fst . run

exec :: State st t -> st -> st
exec = snd . run

状态访问由原语get和put提供,它们是对有状态monad的抽象方法:

{-# LANGUAGE MultiParamTypeClasses, FunctionalDependencies #-}

class Monad m => Stateful m st | m -> st where
   get :: m st
   put :: st -> m ()

m->st声明状态类型st对monad m的函数依赖性;例如,状态t将确定状态类型为t唯一。

instance Stateful (State st) st where
   get :: State st st
   get = State $ \ s -> (s, s)

   put :: st -> State st ()
   put s = State $ \ _ -> ((), s)

单位类型类似于C中的空隙。

modify :: Stateful m st => (st -> st) -> m ()
modify f = do
   s <- get
   put (f s)

gets :: Stateful m st => (st -> t) -> m t
gets f = do
   s <- get
   return (f s)

gets通常与记录字段访问器一起使用。

状态monad等价于变量线程

let s0 = 34
    s1 = (+ 1) s0
    n = (* 12) s1
    s2 = (+ 7) s1
in  (show n, s2)

其中s0::Int,是同样透明的,但更加优雅和实用

(flip run) 34
   (do
      modify (+ 1)
      n <- gets (* 12)
      modify (+ 7)
      return (show n)
   )

modify(+1)是一种类型为State Int()的计算,但其效果等同于return()。

(flip run) 34
   (modify (+ 1) >>
      gets (* 12) >>= (\ n ->
         modify (+ 7) >>
            return (show n)
      )
   )

结合性的单子定律可以用>>=forall m f g来表示。

(m >>= f) >>= g  =  m >>= (\ x -> f x >>= g)

or

do {                 do {                   do {
   r1 <- do {           x <- m;                r0 <- m;
      r0 <- m;   =      do {            =      r1 <- f r0;
      f r0                 r1 <- f x;          g r1
   };                      g r1             }
   g r1                 }
}                    }

与面向表达式的编程(例如Rust)一样,块的最后一条语句表示其产量。绑定运算符有时被称为“可编程分号”。

对结构化命令式编程中的迭代控制结构原语进行单点仿真

for :: Monad m => (a -> m b) -> [a] -> m ()
for f = foldr ((>>) . f) (return ())

while :: Monad m => m Bool -> m t -> m ()
while c m = do
   b <- c
   if b then m >> while c m
        else return ()

forever :: Monad m => m t
forever m = m >> forever m

输入/输出

data World

I/O世界状态处理器monad是纯Haskell和真实世界的协调,是功能外延和命令式操作语义的协调。与实际严格执行情况类似:

type IO t = World -> (t, World)

不纯洁的原语促进了交互

getChar         :: IO Char
putChar         :: Char -> IO ()
readFile        :: FilePath -> IO String
writeFile       :: FilePath -> String -> IO ()
hSetBuffering   :: Handle -> BufferMode -> IO ()
hTell           :: Handle -> IO Integer
. . .              . . .

使用IO原语的代码的杂质由类型系统永久协议化。因为纯净是可怕的,在IO中发生的一切,都留在IO中。

unsafePerformIO :: IO t -> t

或者,至少应该。

Haskell程序的类型签名

main :: IO ()
main = putStrLn "Hello, World!"

扩展到

World -> ((), World)

改变世界的函数。

后记

对象是Haskell类型,态射是Haskelr类型之间的函数的类别是,“快速和松散”,类别是Hask。

函子T是从范畴C到范畴D的映射;对于C中的每个对象,D中的一个对象

Tobj :  Obj(C) -> Obj(D)
   f :: *      -> *

对于C中的每个态射,D中的一个态射

Tmor :  HomC(X, Y) -> HomD(Tobj(X), Tobj(Y))
 map :: (a -> b)   -> (f a -> f b)

其中X,Y是C中的对象。HomC(X,Y)是C中所有态射X->Y的同态类。

                    Tmor    Tobj

      T(id)  =  id        : T(X) -> T(X)   Identity
T(f) . T(g)  =  T(f . g)  : T(X) -> T(Z)   Composition

范畴C的Kleisli范畴由Kleisli三元组给出

<T, eta, _*>

内函子的

T : C -> C

(f) 、同一态射eta(return)和扩展运算符*(=<<)。

Hask中的每个Kleisli态射

      f :  X -> T(Y)
      f :: a -> m b

由扩展运算符

   (_)* :  Hom(X, T(Y)) -> Hom(T(X), T(Y))
  (=<<) :: (a -> m b)   -> (m a -> m b)

在Hask的Kleisli范畴中给出了一个态射

     f* :  T(X) -> T(Y)
(f =<<) :: m a  -> m b

Kleisli范畴中的成分。T以扩展的形式给出

 f .T g  =  f* . g       :  X -> T(Z)
f <=< g  =  (f =<<) . g  :: a -> m c

并且满足范畴公理

       eta .T g  =  g                :  Y -> T(Z)   Left identity
   return <=< g  =  g                :: b -> m c

       f .T eta  =  f                :  Z -> T(U)   Right identity
   f <=< return  =  f                :: c -> m d

  (f .T g) .T h  =  f .T (g .T h)    :  X -> T(U)   Associativity
(f <=< g) <=< h  =  f <=< (g <=< h)  :: a -> m d

应用等价变换

     eta .T g  =  g
     eta* . g  =  g               By definition of .T
     eta* . g  =  id . g          forall f.  id . f  =  f
         eta*  =  id              forall f g h.  f . h  =  g . h  ==>  f  =  g

(f .T g) .T h  =  f .T (g .T h)
(f* . g)* . h  =  f* . (g* . h)   By definition of .T
(f* . g)* . h  =  f* . g* . h     . is associative
    (f* . g)*  =  f* . g*         forall f g h.  f . h  =  g . h  ==>  f  =  g

在扩展方面是规范给出的

               eta*  =  id                 :  T(X) -> T(X)   Left identity
       (return =<<)  =  id                 :: m t -> m t

           f* . eta  =  f                  :  Z -> T(U)      Right identity
   (f =<<) . return  =  f                  :: c -> m d

          (f* . g)*  =  f* . g*            :  T(X) -> T(Z)   Associativity
(((f =<<) . g) =<<)  =  (f =<<) . (g =<<)  :: m a -> m c

Monads也可以不使用Kleislian扩展来定义,而是在称为join的编程中使用自然转换mu来定义。一个单元是用μ来定义的,它是一个内函子的范畴C上的三元组

     T :  C -> C
     f :: * -> *

和两种自然变形

   eta :  Id -> T
return :: t  -> f t

    mu :  T . T   -> T
  join :: f (f t) -> f t

满足等效条件

       mu . T(mu)  =  mu . mu               :  T . T . T -> T . T   Associativity
  join . map join  =  join . join           :: f (f (f t)) -> f t

      mu . T(eta)  =  mu . eta       =  id  :  T -> T               Identity
join . map return  =  join . return  =  id  :: f t -> f t

然后定义monad类型类

class Functor m => Monad m where
   return :: t -> m t
   join   :: m (m t) -> m t

选项monad的规范mu实现:

instance Monad Maybe where
   return = Just

   join (Just m) = m
   join Nothing  = Nothing

concat函数

concat :: [[a]] -> [a]
concat (x : xs) = x ++ concat xs
concat []       = []

是列表monad的连接。

instance Monad [] where
   return :: t -> [t]
   return = (: [])

   (=<<) :: (a -> [b]) -> ([a] -> [b])
   (f =<<) = concat . map f

联接的实现可以使用等价项从扩展形式转换

     mu  =  id*           :  T . T -> T
   join  =  (id =<<)      :: m (m t) -> m t

从mu到扩展形式的反向转换如下

     f*  =  mu . T(f)     :  T(X) -> T(Y)
(f =<<)  =  join . map f  :: m a -> m b

Philip Wadler:函数编程的MonadsSimon L Peyton Jones,Philip Wadler:强制函数式编程Jonathan M.D.Hill,Keith Clarke:范畴理论、范畴理论单子及其与函数编程的关系简介´Kleisli类别Eugenio Moggi:计算和单子的概念莫纳德不是什么

但为什么如此抽象的理论对编程有用呢?答案很简单:作为计算机科学家,我们重视抽象!当我们设计软件组件的接口时,我们希望它尽可能少地揭示实现。我们希望能够用许多替代方案来替代实现,许多其他“实例”都是相同的“概念”。当我们为许多程序库设计通用接口时,更重要的是我们选择的接口具有多种实现。我们非常重视monad概念的普遍性,这是因为范畴理论非常抽象,所以它的概念对编程非常有用。因此,我们在下面介绍的单子的推广也与范畴理论有着密切的联系,这一点不足为奇。但我们强调,我们的目的非常实用:它不是“实现范畴理论”,而是找到一种更通用的方法来构造组合子库。数学家已经为我们做了很多工作,这是我们的幸运!

从约翰·休斯的《概括单子到箭头》

除了上面出色的答案之外,让我为您提供以下文章的链接(由Patrick Thomson撰写),该文章通过将概念与JavaScript库jQuery(及其使用“方法链接”来操作DOM的方式)相关联来解释monads:jQuery是Monad

jQuery文档本身并没有提到术语“monad”,而是谈到了可能更熟悉的“构建器模式”。这并不能改变一个事实,那就是你有一个合适的monad,也许你甚至没有意识到它。