使用 runReaderT 消除 MonadReader 约束

Question

我一直在看Refactoring some Haskell code to use MTL，它重构了一些 Haskell 代码以使用 mtl 包中的类型类。

代码包含一个postReservation 函数，其签名如下：

postReservation :: ReservationRendition -> IO (HttpResult ())

postReservation 函数的实现使用了三个具有以下签名的附加函数：

readReservationsFromDB :: ConnectionString -> ZonedTime -> IO [Reservation]
getReservedSeatsFromDB :: ConnectionString -> ZonedTime -> IO Int
saveReservation :: ConnectionString -> Reservation -> IO ()

在视频中，三个函数的签名被重构，以便它们返回具有MonadIO 约束的泛型类型，即

readReservationsFromDB :: (MonadIO m) => ConnectionString -> ZonedTime -> m [Reservation]
getReservedSeatsFromDB :: (MonadIO m) => ConnectionString -> ZonedTime -> m Int
saveReservation :: (MonadIO m) => ConnectionString -> Reservation -> m ()

我知道这样做会使函数更加灵活，因为它们不再依赖于具体的 monad 类型或特定的 monad 转换器堆栈配置。我还了解到postReservation 函数仍然可以使用这些函数，而无需对其类型签名进行任何更改，因为它的返回类型为 IO，它是 MonadIO 类型类的一个实例。

接下来，这三个函数被重构为包含MonadReader 约束，这样就不需要显式传递连接字符串，即

readReservationsFromDB :: (MonadReader ConnectionString m, MonadIO m) => ZonedTime -> m [Reservation]
getReservedSeatsFromDB :: (MonadReader ConnectionString m, MonadIO m) => ZonedTime -> m Int
saveReservation :: (MonadReader ConnectionString m, MonadIO m) => Reservation -> m ()

postReservation 函数的签名也更新为包含MonadIO 和MonadReader 约束，即

postReservation :: (MonadReader ConnectionString m, MonadIO m) => ReservationRendition -> m (HttpResult ())

视频的演示者继续制作了名为postReservationIO 的postReservation 函数的具体版本，以消除类型类约束。编写了postReservationIO 函数的损坏版本以证明它不能仅使用postReservation 函数，因为postReservationIO 函数返回的IO 类型不是MonadReader 类型类的实例。

然后我们被告知，为了从 postReservationIO 函数中消除 MonadReader 约束，我们需要使用 runReaderT 函数，这是视频迷失我的地方。

大约在 15:00，postReservationIO 函数被重构为如下所示

postReservationIO :: ReservationRendition -> IO (Httpresult ())
postReservationIO req = runReaderT (postReservation req) connStr

runReaderT 函数具有ReaderT k r m a -> r -> m a 的类型签名，我正在阅读它作为一个函数，它接受一些具体的ReaderT 类型和一些r 类型的值（在我们的例子中是连接字符串），它会给你一些m a类型的monad。

在postReservationIO 实现中，我们将(postReservation req) 作为第一个参数传递给runReaderT 函数。 (postReservation req) 的类型为

(MonadReader ConnectionString m, MonadIO m) => m (HttpResult ()) 

据我所知，这不是ReaderT，所以我很难理解它是如何工作的。

谁能解释我们如何从(MonadReader ConnectionString m, MonadIO m) => m (HttpResult ()) 类型跳转到ReaderT k r m a 以消除MonadReader 约束？

Answer 1

postReservations 类型中的m 被实例化为ReaderT * ConnectionString IO (HttpResult ())，这是MonadReader ConnectionString 和MonadIO 的一个实例。

请注意，ReaderT 仅通过 runReaderT 明确提及。正是该函数要求其参数是具体的ReaderT，而不是任意的MonadReader ConnectionString。

编辑：

正如@Benjamin Hodgson 指出的那样，底层机制是返回类型多态性，或更普遍的统一。

所以，当postReservationIO 的主体被类型检查时，大致是这样的：

-- What we know, because we already type-checked them (this is necessary information about free variables):
runReaderT                               :: ReaderT k r m a -> r -> m a
postReservation req                      :: (MonadReader ConnectionString m', MonadIO m') => m' (HttpResult ())
connStr                                  :: ConnectionString

-- What we want to check
runReaderT (postReservation req) connStr :: IO (HttpResult ())

-- Unifying `runReaderT` with its arguments results in the following constraints:
-- First argument
ReaderT k r m a ~ (MonadReader ConnectionString m', MonadIO m') => m' (HttpResult ())
-- Second argument
r ~ ConnectionString
-- Return type
m (HttpResult ()) ~ IO (HttpResult ())

将~ 读作“必须统一”。例如，runReaderT 的第二个参数是 ConnectionString 的事实需要类型变量 r 与 ConnectionString 统一。

约束ReaderT k r m a ~ (MonadReader ConnectionString m', MonadIO m') => m' (HttpResult ()) 是我之前提到的。这就是将m' 实例化为ReaderT * ConnectionString m 的内容，由于最后一个约束，它进一步实例化为ReaderT * ConnectionString IO。

只有在满足所有类型变量约束之后，GHC 才会检查 ReaderT * ConnectionString IO 是否满足 MonadReader ConnectionString 和 MonadIO，确实如此。

如果不是这样，例如当postReservation :: (MonadLogger m, MonadIO m) => ReservationRendition -> m (HttpResult ()) 时，编译器将找不到实例MonadLogger (ReaderT * ConnectionString IO) 并抱怨。