atomicModifyIORef 的额外结果参数的目的是什么？答案

【问题标题】：What is the purpose of the extra result parameter of atomicModifyIORef?atomicModifyIORef 的额外结果参数的目的是什么？
【发布时间】：2016-09-22 13:25:52
【问题描述】：

modifyIORef 的签名很简单：

modifyIORef :: IORef a -> (a -> a) -> IO ()

不幸的是，这不是线程安全的。有一个替代方案可以解决这个问题：

atomicModifyIORef :: IORef a -> (a -> (a,b)) -> IO b

这两个函数到底有什么区别？在修改可能从另一个线程读取的IORef 时，我应该如何使用b 参数？

【问题讨论】：

标签： haskell concurrency ioref global-state

【解决方案1】：

额外的参数用于提供返回值。例如，您可能希望能够自动替换存储在IORef 中的值并返回旧值。你可以这样做：

atomicModifyIORef ref (\old -> (new, old))

如果没有要返回的值，可以使用以下方法：

atomicModifyIORef_ :: IORef a -> (a -> a) -> IO ()
atomicModifyIORef_ ref f =
    atomicModifyIORef ref (\val -> (f val, ()))

与modifyIORef具有相同的签名。

【讨论】：

所以，如果是 atomicModifyIORef :: IORef a -> (a -> a) -> IO a，返回旧值，将起到同样的作用（而且更简单，IMO）。很有趣。
我不明白的是，为什么atomicModifyIORef 需要这个功能，而modifyIORef 不需要这个功能？
@leftaroundabout 好吧，modifyIORef 无论如何都不提供任何原子性保证，所以它不会那么有用。
@chi 这本来会更简单，但当前的解决方案可以做更多的事情。例如，您可以实现某种形式的原子比较和交换，它返回一个布尔标志，指示交换是否发生。
所以关键是，如果我想保留旧值，如果没有并发，我不妨使用old <- readIORef r; writeIORef r $ f old，而在多线程情况下，我必须使用old <- atomicModify r (\x -> (f x, x))确保新值实际上对应于应用于旧值的f，我在old 中得到了一个副本。我理解正确吗？

【解决方案2】：

正如您在评论中所说，如果没有并发，您可以编写类似

modifyAndReturn ref f = do
  old <- readIORef ref
  let !(new, r) = f old
  writeIORef r new
  return r

但在并发上下文中，其他人可以更改读取和写入之间的引用。

【讨论】：

【解决方案3】：

我是这样理解的。想想括号成语后面的函数，例如

withFile :: FilePath -> IOMode -> (Handle -> IO r) -> IO r

这些函数将函数作为参数并返回该函数的返回值。 atomicModifyIORef 与此类似。它接受一个函数作为参数，目的是返回该函数的返回值。只有一个复杂之处：参数函数还必须返回一个新值以存储在IORef 中。因此，atomicModifyIORef 要求该函数返回两个值。当然，这个案例与括号案例并不完全相似（例如没有涉及IO，我们不处理异常安全等），但是这个类比给了你一个想法。

【讨论】：

有趣的比较。尽管如此，我现在还是接受dfeuer's answer，因为“为什么atomicModify 需要这个，但modify 需要这个”部分是这个问题的主要内容。

【解决方案4】：

我喜欢通过State monad 来查看它。有状态的操作会修改一些内部状态并额外产生一个输出。这里的状态在IORef 内，结果作为IO 操作的一部分返回。因此我们可以使用State 重新构造函数，如下所示：

import Control.Monad.State
import Data.IORef
import Data.Tuple (swap)

-- | Applies a stateful operation to a reference and returns its result.
atomicModifyIORefState :: IORef s -> State s a -> IO a
atomicModifyIORefState ref state = atomicModifyIORef ref (swap . runState state)

【讨论】：