元组的单子（单子，状态）？

Question

我正在尝试使用 Monads 编写一个 Haskell“猜数”游戏程序，但我被卡住了：
我尝试了简单的状态单子：

data SM a = SMN (S -> (a, S))
instance Monad SM where
 SMN c1 >>= fc2 = SMN (\s0 -> let (r, s1) = c1 s0 in
                                let SMN c2 = fc2 r in
                                  c2 s1)

并且我需要在元组（a，S）的“IO端”执行IO任务，也就是说，我尝试做类似的事情：

SMN c1 >>= fc2 = SMN (\s0 -> let (r, s1) = c1 s0 in
                               let SMN c2 = fc2 r in
                                 let (r1, s2) = c2 s1 in
                                   let r2 = r1 >>= (\_ -> r) in
                                     (r2, s2))

简而言之，我想定义的绑定运算符与原始状态 monad 相同，只是我们绑定了 r1 和接受 r 参数的常量函数（以便将两个动作链接在一起）。但是 ghc 告诉我 a 是一个刚性类型变量......这是什么意思？我不能在一个绑定运算符中使用另一个绑定运算符？
如果是这样，那么有没有办法实现这样的绑定运算符？怎么样？
因为我是 Haskell 的新手（我想我可能有关于函数的符号错误

\_ -> r

），欢迎任何意见和参考，在此先感谢。
附言我对数据类型 SM 和类型构造函数 SMN 使用了不同的符号，以便区分它们。

Answer 1

(>>=)的类型是：

Monad m => m a -> (a -> m b) -> m b

由于您正在为SM 编写实例，因此您的实例中的绑定类型为

SM a -> (a -> SM b) -> SM b

注意a 和b 都是完全不受限制的类型变量。这意味着无论我选择在其中放置什么类型，您提供的任何实现都必须工作。特别是，我可以为a 和b 选择Int：

SM Int -> (Int -> SM Int) -> SM Int

现在很清楚为什么您的实现不好：它会尝试将Int 视为单子动作并调用(>>=)。

如果您希望能够在绑定中执行单子操作，则必须以某种方式谈论您类型中的单子；例如，一种标准方法是定义

data SMT m a = SMT (S -> m (a, S))

并给出如下实例：

instance Monad m => Monad (SMT m) where -- ...

如果您愿意，可以使用 Identity monad 作为嵌套的 monad，然后恢复正常的 SM。