这是 Clojure 中可变状态的明智单子吗？

Question

我一直在 Clojure 中尝试使用 monad，并提出了以下代码，其中 monadic 值/状态对由可变的 Clojure deftype 对象表示。

由于对象是可变的，一个优点似乎是您可以编写一元代码，而无需一直构造新的结果对象。

但是，我对 monad 还很陌生，所以很想知道：

• 这个结构有意义吗？
• 它真的可以作为一个 monad 正常工作吗？

代码如下：

(defprotocol PStateStore 
  (set-store-state [ss v])
  (get-store-state [ss])
  (set-store-value [ss v])
  (get-store-value [ss]))

(deftype StateStore [^{:unsynchronized-mutable true} value 
                     ^{:unsynchronized-mutable true} state]
  PStateStore 
      (get-store-state [ss] (.state ss))
      (get-store-value [ss] (.value ss))
      (set-store-state [ss v] (set! state v))
      (set-store-value [ss v] (set! value v))

   Object
     (toString [ss] (str "value=" (.value ss) ", state=" (.state ss))))

(defn state-store [v s] (StateStore. v s))

(defmonad MStoredState
  [m-result (fn [v] 
              (fn [^StateStore ss] 
                  (do
                    (set-store-value ss v)
                    ss)))
   m-bind (fn [a f]
            (fn [^StateStore ss]
              (do
                (a ss)
                ((f (get-store-value ss)) ss))))])

; Usage examples

(def mb
  (domonad MStoredState
    [a (m-result 1)
     b (m-result 5)]
    (+ a b)))

(def ssa (state-store 100 101))

(mb ssa)

; => #<StateStore value=6, state=101>

Answer 1

不，它不能作为 monad 正常工作，因为您使用可变状态。

假设你有一个单子值m（一个值，携带一个状态），你称之为StateStore。你希望能够做到这一点：

(let
   [a (incr-state m)
    b (decr-state m)]
  (if some-condition a b))

我期望这个计算返回单子m，根据some-condition，其状态是递增或递减。如果您使用可变状态，则在评估此代码期间它会同时递增和递减。

monad 的优点之一是，虽然它们表示效果，但它们的行为类似于普通的纯、非可变值。您可以传递它们，复制它们（您可以扩展任何let-定义一元值，在每个使用站点用它的定义替换它的名称）。您唯一需要注意的地方是您使用m-bind 实际链接 效果的地方。否则，在代码的不相关部分中没有隐式的效果链接，就像在通常的命令式编程中一样。在您想要限制副作用的情况下，这就是让推理更容易和更舒适的原因。

编辑

您可能听说过 monadic 定律，这是任何 monad 实现都应该尊重的方程式。但是，这里的问题不在于您违反了法律，因为法律没有谈论这一点。事实上，一元定律通常用纯语言 Haskell 来表述，因此不考虑副作用。

如果您愿意，您可以将其视为第四条不言而喻的 monad 法则：好的 monad 应该尊重 referential transparency