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。

这个答案从一个激励性的例子开始，通过这个例子，得出一个单子的例子，并正式定义了“单子”。

考虑伪代码中的这三个函数：

f(<x, messages>) := <x, messages "called f. ">
g(<x, messages>) := <x, messages "called g. ">
wrap(x)          := <x, "">

f采用<x，messages>形式的有序对，并返回一个有序对。它保持第一项不变，并在第二项后面附加“called f.”。与g相同。

您可以组合这些函数并获得原始值，以及显示函数调用顺序的字符串：

  f(g(wrap(x)))
= f(g(<x, "">))
= f(<x, "called g. ">)
= <x, "called g. called f. ">

您不喜欢f和g负责将自己的日志消息附加到先前的日志信息。（为了论证起见，想象一下，f和g必须对这对中的第二项执行复杂的逻辑，而不是附加字符串。在两个或多个不同的函数中重复这种复杂的逻辑会很痛苦。）

您更喜欢编写更简单的函数：

f(x)    := <x, "called f. ">
g(x)    := <x, "called g. ">
wrap(x) := <x, "">

但看看当你编写它们时会发生什么：

  f(g(wrap(x)))
= f(g(<x, "">))
= f(<<x, "">, "called g. ">)
= <<<x, "">, "called g. ">, "called f. ">

问题是，将一对传递到函数中并不能得到所需的结果。但如果你可以将一对输入到函数中呢：

  feed(f, feed(g, wrap(x)))
= feed(f, feed(g, <x, "">))
= feed(f, <x, "called g. ">)
= <x, "called g. called f. ">

将feed（f，m）读为“feed m into f”。要将一对＜x，messages＞输入函数f，需要将x传递给f，从f中获取＜y，messages〕，并返回＜y，message message＞。

feed(f, <x, messages>) := let <y, message> = f(x)
                          in  <y, messages message>

请注意，当您对函数执行三项操作时会发生什么：

首先：如果包装一个值，然后将结果对送入函数：

  feed(f, wrap(x))
= feed(f, <x, "">)
= let <y, message> = f(x)
  in  <y, "" message>
= let <y, message> = <x, "called f. ">
  in  <y, "" message>
= <x, "" "called f. ">
= <x, "called f. ">
= f(x)

这与将值传递给函数相同。

第二：如果你把一对放进包装里：

  feed(wrap, <x, messages>)
= let <y, message> = wrap(x)
  in  <y, messages message>
= let <y, message> = <x, "">
  in  <y, messages message>
= <x, messages "">
= <x, messages>

这不会改变这对。

第三：如果定义了一个函数，该函数将x和g（x）输入f：

h(x) := feed(f, g(x))

并向其中输入一对：

  feed(h, <x, messages>)
= let <y, message> = h(x)
  in  <y, messages message>
= let <y, message> = feed(f, g(x))
  in  <y, messages message>
= let <y, message> = feed(f, <x, "called g. ">)
  in  <y, messages message>
= let <y, message> = let <z, msg> = f(x)
                     in  <z, "called g. " msg>
  in <y, messages message>
= let <y, message> = let <z, msg> = <x, "called f. ">
                     in  <z, "called g. " msg>
  in <y, messages message>
= let <y, message> = <x, "called g. " "called f. ">
  in <y, messages message>
= <x, messages "called g. " "called f. ">
= feed(f, <x, messages "called g. ">)
= feed(f, feed(g, <x, messages>))

这与将对输入g和将所得对输入f相同。

你有大部分的单子。现在您只需要了解程序中的数据类型。

<x，“称为f”>是什么类型的值？这取决于x是什么类型的值。如果x是t类型的，那么你的对就是“t和字符串对”类型的值了。称之为M型。

M是一个类型构造器：M本身并不表示一个类型，但一旦你用一个类型填空，M _就表示一个。M int是一对int和一个字符串。M字符串是一对字符串和一个字符串。等

恭喜你，你已经创建了monad！

形式上，你的monad是元组＜M，feed，wrap＞。

monad是一个元组＜M，feed，wrap＞，其中：

M是类型构造函数。feed接受一个（函数接受一个t并返回一个M u）和一个M t并返回M u。wrap接受一个v并返回一个M v。

t、 u和v是可以相同也可以不同的任意三种类型。单子满足您为特定单子证明的三个财产：

将包裹的t送入函数与将未包裹的t传入函数相同。形式上：饲料（f，包装（x））=f（x）将M t喂入包装物对M t没有任何影响。形式上：进给（包裹，m）=m将一个M t（称为M）输入一个函数将t传递到g从g得到一个M u（称为n）将n输入f与m进g从g得到n将n输入f形式上：饲料（h，m）=饲料（f，饲料（g，m）），其中h（x）：=饲料（f，g（x））

通常，feed称为bind（在Haskell中为AKA>>=），wrap称为return。

解释“什么是monad”有点像说“什么是数字？”我们总是使用数字。但想象一下，你遇到了一个对数字一无所知的人。你怎么解释数字是什么？你怎么开始描述为什么这可能有用？

什么是单子？简单的回答是：这是一种将操作链接在一起的特定方式。

本质上，您正在编写执行步骤，并将它们与“绑定函数”链接在一起。（在Haskell中，它名为>>=。）您可以自己编写对绑定运算符的调用，也可以使用语法糖，使编译器为您插入这些函数调用。但无论哪种方式，每个步骤都由对该绑定函数的调用分隔。

因此绑定函数就像分号；它将流程中的步骤分开。bind函数的任务是获取上一步的输出，并将其输入下一步。

听起来不太难，对吧？但单子不止一种。为什么？怎样

好吧，bind函数可以从一个步骤中获取结果，并将其传递给下一个步骤。但如果这就是单子的全部。。。这实际上不是很有用。理解这一点很重要：每个有用的monad除了做monad之外，还做其他事情。每一个有用的单子都有一种“特殊的力量”，这使它独一无二。

（没有什么特别作用的monad被称为“身份monad”。与身份函数类似，这听起来是一件毫无意义的事情，但事实证明并非如此……但这是另一回事™.)

基本上，每个monad都有自己的绑定函数实现。你可以编写一个绑定函数，这样它就可以在执行步骤之间做一些傻事。例如：

如果每个步骤都返回一个成功/失败指示符，则只有在前一个步骤成功的情况下，才能让绑定执行下一个步骤。这样，失败的步骤“自动”中止整个序列，而无需您进行任何条件测试。（故障单）扩展这个想法，您可以实现“异常”。（错误单点或异常单点。）因为您自己定义它们，而不是将其作为一种语言特性，所以您可以定义它们的工作方式。（例如，您可能希望忽略前两个异常，仅在引发第三个异常时中止。）您可以使每个步骤返回多个结果，并让bind函数对其进行循环，将每个结果输入到下一步。这样，在处理多个结果时，就不必一直到处写循环。绑定函数“自动”为您完成所有这些。（单子）除了将“结果”从一个步骤传递到另一个步骤之外，还可以让bind函数传递额外的数据。这些数据现在不会显示在源代码中，但您仍然可以从任何地方访问它，而无需手动将其传递给每个函数。（《读者》杂志）您可以这样做，以便可以替换“额外数据”。这允许您模拟破坏性更新，而无需实际执行破坏性更新。（莫纳德州及其堂弟作家莫纳德。）因为您只是在模拟破坏性更新，所以您可以轻松地完成真正的破坏性更新所无法完成的事情。例如，您可以撤消上一次更新，或恢复到旧版本。你可以制作一个可以暂停计算的monad，这样你就可以暂停你的程序，进入并修补内部状态数据，然后恢复它。您可以将“continuations”实现为monad。这可以让你打破人们的想法！

所有这些和更多的都可以通过monad实现。当然，这一切在没有单子的情况下也是完全可能的。使用monad非常简单。

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。

（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。

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)