Haskell——使用StateT单元变压器链接两个状态

Question

我有两个或多个独立的状态要在一个Haskell应用程序中跟踪。

我正在使用声明两个新的类型类

type MonadTuple m = MonadState (Int, Int) m
type MonadBool m = MonadState Bool m

单变压器堆栈声明为

type Stack = StateT (Int, Int) (StateT Bool IO) ()

我打算这样使用堆栈

ret :: Stack
ret = apply
apply :: (MonadTuple m, MonadBool m) => m ()
apply = undefined

编译器不满意，因为在尝试检查Stack是否符合MonadBool时，它无法将Bool与(Int, Int)匹配。

我知道在 StateT 中组合多个状态中给出的解决方案。除了箭头或带镜头的全局状态之外，还有更简单的解决方案吗？

附录： 完整的代码块是

{-# LANGUAGE ConstraintKinds #-}
{-# LANGUAGE FlexibleContexts #-}
import Control.Monad.State.Class
import Control.Monad.State.Lazy
type MonadTuple m = MonadState (Int, Int) m
type MonadBool m = MonadState Bool m
type Stack = StateT (Int, Int) (StateT Bool IO) ()
ret :: Stack
ret = apply
apply :: (MonadTuple m, MonadBool m) => m ()
apply = undefined

Answer 1

>MonadState的定义有一个函数依赖m -> s，这意味着一个monadm必须最多有一个MonadState s m实例。或者，用更简洁的术语来说，同一个 monad 不能有两个不同状态的MonadState实例，这正是您要做的。

Answer 2

有一个更简单的解决方案：

apply :: (MonadTuple (t m), MonadBool m, MonadTrans t) => t m ()
apply = undefined

您可以使用get和put在apply内触摸(Int, Int)状态，使用lift get和lift . put来触摸Bool状态。

但是，这要求StateT (Int, Int)成为顶级变压器。如果它低于顶部，则需要通过在类型中放置适当数量的附加变压器来对深度进行编码;例如，如果它是第三件事，那么你需要

apply :: (MonadTuple (t1 (t2 (t3 m))), MonadBool m, MonadTrans t1, MonadTrans t2, MonadTrans t3) => t1 (t2 (t3 m)) ()
apply = undefined

并且每次访问Bool状态都需要使用三个lift，这很快就会变得笨拙，并且真正失去了 MTL 风格的类多态编程的魅力。

一种常见的替代样式是公开接触两种状态但不是类多态的 API。例如

type Stack = StateT (Int, Int) (StateT Bool IO)
getTuple :: Stack (Int, Int)
getTuple = get
getBool :: Stack Bool
getBool = lift get

(同样，您将添加一个putTuple和putBool。

我想通过现代扩展，您还可以考虑引入自己的类，该类没有MonadState所拥有的fundep;例如

class MonadState2 s m where
get2 :: m s
put2 :: s -> m ()

然后，您可以使用 newtype 提供两个实例，以按类型消除歧义：

newtype Stack a = Stack (StateT (Int, Int) (StateT Bool IO) a)
instance MonadState2 Bool Stack where
get2 = Stack (lift get)
put2 = Stack . lift . put
instance MonadState2 (Int, Int) Stack where
get2 = Stack get
put2 = Stack . put

然后来电者会写例如get2 @Bool或get2 @(Int, Int)类型推断是否没有足够的信息来选择要使用的实例。但我怀疑这会很快变老。