跟踪 ST monad 中函数之间的多个引用的好方法吗？

Question

我正在编写一些代码（Metropolis-Hastings MCMC 采样器），它将使用随机数生成器，并基于此修改数组和可能的其他结构。

我最初的想法是使用 ST monad，这样我就可以使用 ST 数组和 mersenne-random-pure64 包，将 PureMT 生成器保留为状态的一部分。

然而，我希望能够将一些工作分成单独的辅助函数（例如，在给定范围内采样随机整数，更新数组结构，以及可能更复杂的事情）。为此，我认为我需要将对 PureMT gen 的引用和数组传递给所有函数，如果我需要存储更多状态，这很快就会变得非常难看。

我的本能是将所有状态分组为一个可以在任何地方访问的数据类型，就像我通过定义新数据类型来使用 State monad 一样，但我不知道 ST monad 或正确的做法。

做这类事情有什么好的模式吗？我想让事情尽可能通用，因为我可能需要添加额外的状态并围绕现有部分构建更多的单子代码。

我尝试寻找 ST monad 代码的示例，但 Real World Haskell 中似乎没有涵盖它，并且 haskell wiki 示例非常简短。

谢谢！

Answer 1

我的本​​能是将所有状态分组为一个可以在任何地方访问的数据类型，就像我通过定义新数据类型来使用 State monad 一样，但我不知道 ST monad 是否可以做到这一点，或者正确的方法。

做这种事情有什么好的模式吗？我想让事情尽可能通用，因为我可能需要添加额外的状态并围绕现有部分构建更多的单子代码。

这里要认识到的关键点是，您使用的是 ST完全不相关。 ST 引用本身只是常规值，您需要在多个位置访问它们，但您实际上并不想更改它们！可变性发生在 ST 中，但 STRef 值等基本上是只读的。它们的名称​​指向可变数据。

当然，Reader monad 的用途就是对周围环境进行只读访问。对所有函数的引用的丑陋传递正是它为您所做的事情，但因为您已经在 ST 中，所以您可以将其作为 monad 转换器使用。举一个简单的例子，您可以这样做：

newtype STEnv s e a = STEnv (ReaderT e (ST s) a)
    deriving (Functor, Applicative, Monad)

runEnv :: STEnv s e a -> ST s e -> ST s a
runEnv (STEnv r) e = runReaderT r =<< e

readSTEnv :: (e -> STRef s a) -> STEnv s e a
readSTEnv f = STEnv $ lift . readSTRef . f =<< ask

writeSTEnv :: (e -> STRef s a) -> a -> STEnv s e ()
writeSTEnv f x = STEnv $ lift . flip writeSTRef x . f =<< ask

为了更通用，您可以对引用类型的详细信息进行抽象 ，并将其变成一个通用的“具有可变引用的环境”monad。

Answer 2

您可以像使用 IO monad 一样使用 ST monad，但请记住，您只能获得数组和引用，而没有其他 IO 好处。就像 IO 一样，如果您想通过计算透明地线程化某些状态，您可以在其上分层 StateT。