在 Elerea 中，为什么 stateful 不返回最后一次状态转换后的状态？

Question

让我们看一下 hackage documentation for stateful

do
  smp <- start (stateful "" (:))
  res <- forM "olleh~" smp
  print res

输出是：

["","o","lo","llo","ello","hello"]

它的作用是将一个字符一个接一个地推入信号网络，首先是'o'，然后是'l'，再是'l'，以此类推。 赋予有状态的状态转换函数（(:)，又名cons）接受一个元素和一个元素列表，并返回带有单个元素的列表。 （在 Haskell 中，String 是 Chars 的列表）

这是怎么回事

(:) 'o' "" -- gives "o", then
(:) 'l' "o" -- gives "lo", etc

这一切都很简单，但是您是否注意到输入字符串的末尾有一个“~”？那为什么不给呢

["","o","lo","llo","ello","hello", "~hello"]
                                    ^^^^^^

?

可能是因为它首先给出初始值，然后是第一次调用(:)second的结果，等等。所以如果我们输入六个字符（包括'~'），我们就会退出五个字符后的 "" 已预先添加。字符串"~hello" 实际上在那里，但是在对信号进行采样时，我们得到了 old 状态（就在它被丢弃之前）。

我希望以下两个（人为的）示例产生相同的输出，但事实并非如此：

-- 1
do
  smp <- start $ do
    n <- input
    return (n*2)
  res <- forM [1,2,3] smp
  print res -- prints [2,4,6]

-- 2
do
  smp <- start $ stateful 0 (\n _  -> n*2) -- ignore state
  res <- forM [1,2,3] smp
  print res -- prints [0,2,4]

-- edit: 3
-- to make the trio complete, you can use transfer to do the same
-- thing as 1 above
-- there is of course no reason to actually do it this way
do
  smp <- start $ transfer undefined (\n _ _ -> n*2) (pure undefined)
  res <- forM [1,2,3] smp
  print res

所以我的问题是：

• 为什么要这样做？我们获得的初始值是否足够重要，以至于我们必须接受这种延迟？
• 替代函数是否可以在下一个值可用时立即返回？ （换句话说，这个替代函数是否可以在发送“h”后立即返回“hello”，因此可以删除“~”？）结果信号将永远不会产生初始值。

编辑： 在 Alexander 向我指出 transfer 之后，我想到了这个：

do
  smp <- start (stateful' "" (:))
  res <- forM "olleh" smp -- no '~'!
  print res -- prints ["o","lo","llo","ello","hello"]

stateful' :: a -> (p -> a -> a) -> SignalGen p (Signal a)
stateful' s f = transfer s (\p _ a -> f p a) (pure undefined)

stateful' 在我的机器上似乎比 stateful 慢了大约 25%。

Answer 1

可能是因为它首先给出初始值，然后是第一次调用 (:) 第二个的结果，等等。所以如果我们输入六个字符（包括 '~'），我们会在五个字符之后输出 ""前置。字符串“~hello”实际上在那里，但是在对信号进行采样时，我们得到了旧状态（就在它被丢弃之前）。

这正是stateful 的工作原理。引用the documentation:

初始状态是第一个输出，后面的每一个输出都是根据前一个和全局参数的值计算出来的

这回答了你的第一个问题。

至于第二个，是的，替代函数可以立即返回新状态。其实还有such a function already，叫transfer：

当前输入影响当前输出，即第一个参数中给出的初始状态被认为出现在第一个输出之前，并且永远无法观察到。

（它还带有状态，您在示例中应该忽略它。）

有了这个函数，“hello”的例子可以改写成这样：

do
  smp <- start (transfer
                 ""
                 (\character _ state -> character:state)
                 (pure undefined))
  res <- forM "olleh" smp
  print res