为什么 Free 在 Scalaz 7.1.5 中不是 monad 实例？

Question

由于Free 不是Scalaz 7.1.5 中的monad 实例，我不能使用Applicative、Apply 等中定义的有用方法。

/* ref - http://tpolecat.github.io/assets/sbtb-slides.pdf */
import Free._, Coyoneda._

type ResultSetIO[A] = FreeC[ResultSetOp, A]

val next                 : ResultSetIO[Boolean] = liftFC(Next)
def getString(index: Int): ResultSetIO[String]  = liftFC(GetString(index))
def getInt(index: Int)   : ResultSetIO[Int]     = liftFC(GetInt(index))
def close                : ResultSetIO[Unit]    = liftFC(Close) 

// compile errors
def getPerson1: ResultSetIO[Person] =
  (getString(1) |@| getInt(2)) { Person(_, _)}

def getNextPerson: ResultSetIO[Person] =
  next *> getPerson

def getPeople(n: Int): ResultSetIO[List[Person]] =
  getNextPerson.replicateM(n) // List.fill(n)(getNextPerson).sequence

错误信息是，

Error:(88, 19) value |@| is not a member of free.JDBC.ResultSetIO[String]
(getString(1) |@| getInt(2)) { Person(_, _)}
              ^
Error:(91, 10) value *> is not a member of free.JDBC.ResultSetIO[Boolean]
next *> getPerson
     ^
Error:(94, 19) value replicateM is not a member of free.JDBC.ResultSetIO[free.Person]
getNextPerson.replicateM(n) // List.fill(n)(getNextPerson).sequence
              ^

我应该为 Free 实现 monad 实例吗？

implicit val resultSetIOMonadInstance = new Monad[ResultSetIO] {
  override def bind[A, B](fa: ResultSetIO[A])(f: (A) => ResultSetIO[B]): ResultSetIO[B] =
    fa.flatMap(f)

  override def point[A](a: => A): ResultSetIO[A] =
    Free.point[CoyonedaF[ResultSetOp]#A, A](a)
}

或者，我错过了什么？ （例如进口）

Answer 1

这只是 Scala 编译器对类型别名的挑剔。您有两个选择（或至少有两个选择——可能还有其他合理的解决方法）。首先是稍微不同地分解类型别名。而不是这个：

type ResultSetIO[A] = FreeC[ResultSetOp, A]

你写这个：

type CoyonedaResultSetOp[A] = Coyoneda[ResultSetOp, A]
type ResultSetIO[A] = Free[CoyonedaResultSetOp, A]

然后Monad[ResultSetIO] 将编译得很好。您将需要为 |@|、*> 和 replicateM 额外导入一次：

import scalaz.syntax.applicative._

另一种选择是保留 FreeC 原样并自己定义 monad 实例，因为 scalac 不会为您找到它。幸运的是，您可以比按照您的建议写出来更简单一些：

implicit val monadResultSetIO: Monad[ResultSetIO] =
  Free.freeMonad[({ type L[x] = Coyoneda[ResultSetOp, x] })#L]

我更喜欢第一种方法，但你选择哪种并不重要。

为方便起见，这是一个简化的完整工作示例：

sealed trait ResultSetOp[A]
case object Next extends ResultSetOp[Boolean]
case class GetString(index: Int) extends ResultSetOp[String]
case class GetInt(index: Int) extends ResultSetOp[Int]
case object Close extends ResultSetOp[Unit]

import scalaz.{ Free, Coyoneda, Monad }
import scalaz.syntax.applicative._

type CoyonedaResultSetOp[A] = Coyoneda[ResultSetOp, A]
type ResultSetIO[A] = Free[CoyonedaResultSetOp, A]

val next: ResultSetIO[Boolean] = Free.liftFC(Next)
def getString(index: Int): ResultSetIO[String] = Free.liftFC(GetString(index))
def getInt(index: Int): ResultSetIO[Int] = Free.liftFC(GetInt(index))
def close: ResultSetIO[Unit] = Free.liftFC(Close)

case class Person(s: String, i: Int)

def getPerson: ResultSetIO[Person] = (getString(1) |@| getInt(2))(Person(_, _))
def getNextPerson: ResultSetIO[Person] = next *> getPerson
def getPeople(n: Int): ResultSetIO[List[Person]] = getNextPerson.replicateM(n)

这将在 7.1.5 中正常编译。

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为了完整起见，还有第三种方法，即定义一些 Unapply 机制来帮助编译器找到 FreeC 版本的实例（Rob Norris 是 responsible 这段代码，我已经只是去类投影）：

implicit def freeMonadC[FT[_[_], _], F[_]](implicit
  ev: Functor[({ type L[x] = FT[F, x] })#L]
) = Free.freeMonad[({ type L[x] = FT[F, x] })#L]

implicit def unapplyMMFA[TC[_[_]], M0[_[_], _], M1[_[_], _], F0[_], A0](implicit
  TC0: TC[({ type L[x] = M0[({ type L[x] = M1[F0, x] })#L, x] })#L]
): Unapply[TC, M0[({ type L[x] = M1[F0, x] })#L, A0]] {
  type M[X] = M0[({ type L[x] = M1[F0, x] })#L, X]
  type A = A0
} = new Unapply[TC, M0[({ type L[x] = M1[F0, x] })#L, A0]] {
  type M[X] = M0[({ type L[x] = M1[F0, x] })#L, X]
  type A = A0
  def TC = TC0
  def leibniz = Leibniz.refl
}

这允许您使用FreeC 而无需每次都定义monad 实例。不过，我仍然认为放弃FreeC 并使用Free 是一个更好的主意。