使用 >> 而不在 monad 中显式声明它答案

【问题标题】：Using >> without explicitly declaring it in a monad使用 >> 而不在 monad 中显式声明它
【发布时间】：2022-11-25 17:01:53
【问题描述】：

我正在努力精通 Monads 并编写了以下 Monads 和函数，其中我使用了 >>（在 apply-函数中），尽管它没有在 Monad 本身中声明。这怎么可能编译，据我了解 http://learnyouahaskell.com/a-fistful-of-monads#walk-the-line 需要在 Monad 的实例化中声明它，就像 Maybe Monad 的情况一样。

data Value =
    NoneVal
  | TrueVal | FalseVal
  | IntVal Int
  | StringVal String
  | ListVal [Value]
  deriving (Eq, Show, Read)

data RunErr = EBadV VName | EBadF FName | EBadA String
  deriving (Eq, Show)

newtype CMonad a = CMonad {runCMonad :: Env -> (Either RunErr a, [String]) }

instance Monad CMonad where
  return a = CMonad (\_ -> (Right a, []))
  m >>= f = CMonad (\env ->                     
          (Left a, strLst) -> (Left a, strLst)
          (Right a, strLst) -> let (a', strLst') = runCMonad (f a) env in (a', strLst' ++ strLst)) 

output :: String -> CMonad ()
output s = CMonad(\env -> (Right (),  [] ++ [s]))

apply :: FName -> [Value] -> CMonad Value
apply "print" [] = output "" >> return NoneVal

此外，我如何才能在运行应用程序时从控制台显示输出（打印）。目前我收到以下错误消息，尽管我的类型有 derive Show：

<interactive>:77:1: error:
* No instance for (Show (CMonad Value)) arising from a use of `print'
* In a stmt of an interactive GHCi command: print it

【问题讨论】：

对于最后一个问题，您没有为 CMonad 派生任何实例，这是错误的来源。 GHC 无论如何都无法为函数类型派生那些实例；他们的要求没有多大意义。最后，>>= 的定义至少有一个拼写错误——确保你检查它是否遵守法律。

标签： haskell types functional-programming monads

【解决方案1】：

>> 运算符是可选的，不是必需的。 documentation 指出最小的完整定义是>>=。当你能够同时实施>> 和return，您不必这样做。如果您不提供它们，Haskell 可以使用从 >> 和/或 Applicative 的 pure 派生的默认实现。

类型类定义是（当前的 GHC 源代码，简化为要点）：

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
  
    return      :: a -> m a
    return      = pure

请注意 >>= 缺少实现，这意味着您必须供应它。其他两个函数有一个默认实现，但您可以根据需要“覆盖”它们。

如果您想查看 GHCi 的输出，类型必须是 Show 实例。如果类型包装了一个函数，则没有明确的方法来做到这一点。

【讨论】：

【解决方案2】：

标准Prelude中Monad的声明如下：（由the Prelude source简化而来）

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

这是一个具有三个方法的类型类，(>>=)、(>>) 和return。

在这三个中，两个有一个默认实现- 该功能在类型类中实现，而没有。

Monad 是 Applicative 的子类，return 与 pure 相同 - 由于历史原因，它包含在 Monad 类型类中（或根本不包含）。

在剩下的两个中，(>>=) 是在 Haskell 中定义一个 Monad 所需要的。 (>>) 可以在类型类之外定义，如下所示：

(>>) :: (Monad m) => forall a b. m a -> m b -> m b
m >> k = m >>= _ -> k

包含它的原因是为了防止 monad 作者想要用更高效的实现来覆盖默认实现。

不需要的类型类方法称为可选的.

Haddock 文档根据没有默认实现的方法自动生成“最小完整定义”。可以看到hereMonad的最小定义确实是(>>=)。

有时，所有方法都可以有默认实现，但它们不是可选的。当必须提供两种方法中的一种，而另一种是根据它定义时，就会发生这种情况。 Traversable 类型类就是这种情况，其中 traverse 和 sequenceA 都是根据彼此实现的。不实施任何一种方法都会导致它们进入无限循环。

为了让您标记这一点，GHC 提供了 MINIMAL pragma，它会生成必要的编译器警告，并确保 Haddocks 是正确的。

顺便说一句，未能实现所需的类型类方法默认情况下是编译器警告，而不是错误，如果调用，将导致运行时异常。这种行为没有充分的理由。

您可以使用 -Werror=missing-methods GHC 标志更改此默认值。

哈斯克林快乐！

【讨论】：