将ST单体重新打扮为类似于国家单体的东西

Question

下面是一个场景：给定是一个 C 库，其核心具有一些结构，并由大量 C 函数提供其操作。

第 1 步：使用 Haskell 的 FFI 创建一个包装器。它具有myCLibInit :: IO MyCLibObj、myCLibOp1 :: MyCLibObj -> ... -> IO ()等功能。MyCLibObj是一种不透明的类型，它携带(和隐藏(实际 C 结构的Ptr或ForeignPtr，例如本 wiki 或 RWH 第 17 章中所示。

步骤2：使用Control.Monad.ST.UnsafeunsafeIOToST将所有IO操作转换为ST操作。这是通过引入类似的东西来完成

的

data STMyCLib s = STMyCLib MyCLibObj

然后将所有IO函数包装在ST函数中，例如：

myCLibInit' :: ST s (STMyCLib s)
myCLibInit' = unsafeIOToST $ STMyCLib <$> myCLibInit

这允许编写命令式程序，以反映类似 OO 的 C 库的使用，例如：

doSomething :: ST s Bool
doSomething = do
obj1 <- myCLibInit'
success1 <- myCLibOp1' obj1 "some-other-input"
...
obj2 <- myCLibInit'
result <- myCLibOp2' obj2 42
...
return True   -- or False
main :: IO ()
main = do
...
let success = runST doSomething
...

第 3 步：通常，在一个 do-block 中混合多个MyCLibObj的操作是没有意义的。例如，当 C 结构是(或应该被认为是(单例实例时。做上面doSomething这样的事情要么是荒谬的，要么是完全禁止的(例如，当 C 结构是static时(。在这种情况下，类似于Statemonad 之一的语言是必要的：

doSomething :: ResultType
doSomething =  withMyCLibInstance $ do
success <- myCLibOp1'' "some-other-input"
result <- myCLibOp2'' 42
...
return result

哪里

withMyCLibInstance :: Q a -> a

这就引出了一个问题：如何重新打扮ST s a的monad，使其更像State的monad。由于withMyCLibInstance将使用新monad的runST函数，因此我们将其称为Q(对于"q'uestion"(，应该是

newtype Q a = Q (forall s. ST s a)

这对我来说看起来很奇怪。我已经在努力为这个Q实现Functor实例，更不用说Applicative和Monad了。ST s实际上已经是一个monad，但是状态s不能逃脱STmonad，因此forall s. ST s a。这是摆脱s的唯一方法，因为runST :: (forall s. ST s a) -> a，而withMyCLibInstance只是一个myCLibInit'后跟一个runST。但不知何故，这不适合。

解决第 3 步的正确方法是什么？我应该执行第 2 步，还是在第 1 步之后立即滚动Q？我的感觉是，这应该很简单。STmonad 拥有我需要的一切，Q只需要以正确的方式设置......

更新 1：步骤 3 中的单例和静态结构示例不是很好。如果并行执行两个这样的 do 块，可能会发生非常糟糕的事情，即两个 do 块将并行处理相同的 C 结构。

Answer 1

您可以使用读取器效果来访问单例，仅在run函数中实例化它：

newtype MyCLibST s a = MyCLibST { unMyCLibST :: ReaderT (STMyCLib s) (ST s) a }
runMyCLibST :: (forall s. MyCLibST s a) -> a
runMyCLibST m = runST (myCLibInit >>= runReaderT (unMyCLibST m))
-- Wrap the API with this.
unsafeMkMyCLibST :: (MyCLibObj -> IO a) -> MyCLibST s a

s应显示为参数，MyCLibST如果您想保留对其他ST功能(如可变引用和数组(的访问权限。