传递函数返回函子或单子类型的困难

Question

我遇到一个案例，monad on return type 阻碍了高阶函数编程。

val fOpt: (x: Int) => Option[Int]

def g(f: Int=>Int): Int

如何调用g(fOpt) 并获得Option[Int] 的结果？
我的解决方案是Try(g(fOpt(_).get)).toOption。但我不满意。

有没有我不知道的方法可以解决这个问题。我问这个是因为我对函数式编程知之甚少（太多的模式和理论）。 我希望有类似functor 的函数返回，这样它就可以像val ret:Option[Int] = fOpt.mapReturn(f=>g(f)) 一样工作

Answer 1

您可以轻松实现您提出的语法（我将其称为 toAmbient 而不是 mapReturn，后来我将 f 替换为 h 以使标识符的分离更加明显）。

这是一个在函数上使用隐式包装类的实现：

implicit class UnsafeEmbedAmbientOps[X, Y](f: X => Option[Y]) {
  class NoneToAmbientEmbeddingException extends RuntimeException
  def toAmbient[Z](a: (X => Y) => Z): Option[Z] = {
    try {
      Some(a(f(_).getOrElse(throw new NoneToAmbientEmbeddingException)))
    } catch {
      case e: NoneToAmbientEmbeddingException => None
    }
  }
}

现在您可以定义f: Int => Option[Int] 和各种g, g2 接受Int => Int 并返回Int：

val f: Int => Option[Int] = x => Map(1 -> 1, 2 -> 4, 3 -> 9).get(x)
def g(f: Int => Int): Int = f(1) + f(2)
def g2(f: Int => Int): Int = f(1) + f(42)

然后将f 传递给g 和g2，如下所示：

println(f.toAmbient(h => g(h)))
println(f.toAmbient(h => g2(h)))

这将打印：

Some(5)
None

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扩展评论

我想解释一下为什么我发现Try(g(fOpt(_).get)).toOption 实际上很好。

假设有一些自然的方式来转换每个

f: X => Option[Y]

进入

fPrime: X => Y

这意味着有一种自然的方法可以将每个Unit => Option[Y] 转换为Unit => Y。由于Unit => Y 本质上与Y 相同，这反过来意味着有某种方法可以将每个Option[Y] 转换为Y。但是没有从Option[Y] 到Y 的自然转换。这是一个相当普遍的现象：虽然有point/unit，而且从X 到M[X] 总是很容易进入monad，但通常没有安全/简单/无损的方式来获得M[X] 到X 的单子的em>out，例如：

• 在Option[X] 上调用get 返回X，但可以抛出NoSuchElementException
• 同样，在List 上调用head 会抛出异常，同时也会丢弃tail。
• 等待Future 被阻塞
• 从随机Distribution[X] 中采样X 会留下固定的X，但会删除所有其他可能的X 的概率信息

等等。

您可以使用Try 解决类型签名g(f: Int => Int) 的事实是因为Int => Int 部分并不十分精确：它不是身份单子，而是支持状态和异常的默认环境单子.在“现实”中，g 有点像g(f: Int => DefaultAmbientMonad[Int])，因为f 也可以抛出异常。

现在，有趣的是，虽然没有从Option[X] 到X 的保证方法，但实际上有一种从Option[X] 到DefaultAmbientMonad[X] 的方法：如果Option 是None，只需抛出一些非常特别的NoneEmbeddingException。从DefaultAmbientMonad 到Option 又是不安全的：你可以捕捉到你的特殊NoneEmbeddingException，但是你必须“祈祷”不会抛出其他异常（这就是它“不安全”的原因）。

因此，将fOpt 传递给g 的最“系统”方式实际上是

class NoneEmbeddingException extends RuntimeException

try {
  Option(g(fOpt(_).getOrElse(throw new NoneEmbeddingException)))
} catch {
  case e: NoneEmbeddingException => None
}

这是我在上面的代码 sn-p 中实现的。

但这几乎是您使用Try(...).toOption 所拥有的，只是您使用预定义的NoSuchElementException 而不是有些做作的NoneEmbeddingException！

所以，我只想说：你的解决方案是正确的，可以通过系统讨论从 Option monad 到默认环境 monad 的自然转换来证明它是正确的，这并不是特别令人惊讶。个人意见：用Try(...).toOption就可以了。