接口抽象设计

Question

目前，我尝试编写一个小游戏程序（Skat）作为业余爱好项目。 Skat 是一种夺牌游戏，由两名玩家对抗一名玩家。由于有不同类型的播放器（本地播放器、网络播放器、计算机等），我想抽象播放器的接口。

我的基本想法是使用类型类Player，它定义了玩家必须做和知道的所有事情（打牌、获得有关谁赢得了技巧的通知等）。然后，整个游戏就由函数 playSkat :: (Player a, Player b, Player c) => 完成。一个-> b-> c-> IO () 其中 a、b 和 c 可能是不同类型的玩家。然后，玩家可能会以实现定义的方式做出反应。本地玩家会在他的终端上收到一些消息，网络玩家可能会通过网络发送一些信息，而计算机玩家可能会计算出新的策略。

因为玩家可能想要做一些 IO 并且肯定想要有某种状态来跟踪私人事物，所以它必须生活在某种 Monad 中。所以我考虑像这样定义 Player 类：

class Player p where
  playCard :: [Card] -> p -> IO (Card,p)
  notifyFoo :: Event -> p -> IO p
  ...

这种模式似乎与状态转换器非常相似，但我不确定如何处理它。如果我将其写为 IO 之上的额外 monad-transformer，那么最终我会得到三个不同的 monad。我怎样才能很好地写出这个抽象呢？

为了澄清我需要什么，通常的控制流应该是这样的：
玩戏时，第一个玩家打出一张牌，然后是第二个，最后是第三个。为此，逻辑需要为每个玩家执行三次 playCard 函数。然后，逻辑决定哪位玩家赢得该墩并将获胜的信息发送给所有玩家。

Answer 1

首先，请记住类型类的主要目的是允许函数重载，即您可以在不同类型上使用单个函数。您实际上并不需要这样做，因此您最好使用类似于

data Player = Player { playCard :: [Card] -> IO (Card, Player), ... }

的记录类型
其次，有的玩家需要IO，有的玩家不需要IO的问题可以通过自定义monad来解决。我已经为 TicTacToe 游戏编写了相应的示例代码，这是我的操作包。

Answer 2

更好的设计是不将 IO 作为任何 Player 类型的一部分。
为什么玩家需要做IO？玩家可能需要获取信息并发送信息。制作一个反映这一点的界面。如果/当需要 IO 时，它将由 playSkat 执行。

如果你这样做，你就可以拥有不执行任何 IO 的其他版本的 playSkat，并且你还可以更轻松地测试你的玩家，因为他们只通过类方法而不是通过 IO 进行交互。

Answer 3

这就是我最终设计抽象的方式：

引擎可能想要从某个玩家那里得到的所有东西都被编码在一个名为 Message 的大 GADT 中，因为我并不总是需要答案。 GADT 的参数是请求的返回值：

data Message answer where
  ReceiveHand :: [Card] -> Message ()
  RequestBid  :: Message (Maybe Int)
  HoldsBid    :: Int -> Message Bool
  ...

不同类型的玩家通过一个类型类进行抽象，该类型类具有一个函数 playerMessage，该函数允许引擎向玩家发送消息并请求答案。答案包含在 Either 中，因此如果无法返回答案（例如，如果功能未实现或网络罢工，则玩家可以返回适当的错误， ETC）。参数p是播放器的状态记录，用于存储私有数据和配置。玩家通过 monad m 进行抽象，以允许某些玩家使用 IO，而其他玩家不需要它：

class Monad m => Player p m | p -> m where
  playerMessage :: Message answer -> p -> m (Either String answer,p)

编辑

我问 另一个问题，因为我对一次又一次地输入上下文不满意，所以我最终改变了代码具体化类型类Player。玩家自己没有状态，但他们可以使用部分应用函数来模拟这种状态。详情请参阅另一个问题。

Answer 4

根本没有考虑过这一点，但也许仍然值得考虑。在这里，我注意到类型类函数中有 p 输入和 p 输出，我猜这意味着那些“更新”p。某种意义上的状态单子。

class (MonadIO m, MonadState p m) => Player p where
  playCard :: [Card] -> m Card
  notifyFoo :: Event -> m ()

再说一次，这只是一个自发的想法。我不保证它是明智的（甚至是可编译的）。