Haskell 中的状态单子

Question

我正在用 Haskell 编写一个函数，该函数接收一个 Java 类文件，并编写另一个相同但包含一些修改的类文件。为此，我觉得我绝对需要一个状态单子来至少保存包含类文件所有字节的 [Word8]。然而，在我对 Haskell 中的 State Monads 进行了所有研究之后，我仍然无法弄清楚如何做到这一点。谁能指出我正确的方向？我希望能够有一个 [Word8]（或者你知道，任何数据类型），它在所有函数的范围内，并且我可以从函数中修改。我知道这涉及使用类似的东西 状态

但我真的不知道从哪里开始定义 monad 之类的。

提前非常感谢！

Answer 1

我不确定你是否想要State monad。根据您要进行的修改类型，您被允许只将要修改的数据传递给要修改它的每个函数。 State 通常用于您生成值除了来修改状态的情况，即当您编写许多看起来像s -> (s,a) 的函数时。

首先尝试一种正常功能的方法。 State 并不神奇，它只是让某些类型的代码更容易快速、简洁和正确地编写。你可以用它做的一切你也可以不用它，只是有点乏味。

Answer 2

您可能想要的是 ST monad 和可变向量，而不是 State Monad。

使用 IO monad 从类文件中读取字节。

bytes <- readFile myClassFile

使用runST 对给定字节运行ST monad 计算：

let result = runST $ transform bytes

ST monad 让您可以访问mutable vectors，这很像 C 或 Java 数组。它们由整数索引，并且具有 O(1) 的查找和修改时间。

transform :: [Char] -> ST s [Char]
transform bytes = do
   mvec <- thaw $ fromList bytes
   -- you can read a value at an index
   val <- read mvec 0
   -- and set a value at an index
   write mvec 0 (val `xor` 0xff)
   -- ...
   -- turn it back into a list of bytes
   vec <- freeze mvec
   return $ toList vec

因此，只需将 mvec 传递给您的所有函数（必须返回 ST 操作），您就可以对字节执行任何操作。

如果您不想费心将其作为参数传递，请考虑使用 ReaderT monad 转换以使 mvec 隐式可用于您的所有代码。

transform bytes = do
   -- ...
   runReaderT other mvec
   --- ... 

other :: ReaderT (MVector s Char) (ST s) String 
other = do
   -- ...
   -- grab the mvec when you need it
   mvec <- ask
   val <- lift $ read mvec 77
   lift $ write mvec 77 (val * 363 - 28)
   -- ...
   return "Hi!"

当然，这一切都假设您需要随机访问字节。如果您不...那么您可能不需要MVector。

例如，如果您只需将 0xDEADBEEF 的每个实例替换为 0xCAFEBABE，您可以只使用列表，不需要 ST monad：

 let newBytes = intsToBytes . map (\i -> if i == 0xDEADBEEF then 0xCAFEBABE else i) $ bytesToInts bytes