monads-tf：MonadState 的 MonadReader 实例

Question

考虑下一个例子。我有一个单子 MyM 它只是一个 StateT

{-# LANGUAGE TypeFamilies #-}

import Control.Monad.State
import Control.Monad.Reader

type MyS = Int
type MyM = StateT MyS

通常 MyM 用于读取和写入 MyS 状态，所以我有类似下一个的功能：

f1 :: (MonadState m, StateType m ~ MyS) => m ()
f1 = modify (+1)

但有时我只需要读取 MyS，所以我想要 MonadReader 上下文而不是 MonadState：

f2 :: (MonadReader m, EnvType m ~ MyS) => m Int
f2 = liftM (+1) ask

而且我想写一些类似的东西：

f3 :: (MonadState m, StateType m ~ MyS) => m Int
f3 = f1 >> f2

所以基本上我需要每一个MonadState 实例也是具有相应系列类型的 MonadReader 实例。类似

instance MonadState m => MonadReader where
  type EnvType m = StateType m
  ...

但我找不到如何进行类型检查的方法。是否可以表达 MonadState 和 MonadReader 之间的关系？

谢谢。

Answer 1

听起来您想要的本质上是 ask 与 get 具有相同的效果。我忍不住想知道为什么在这种情况下你不只使用 get :)

如果你的目标是编写根据可用内容读取状态或环境的代码，那么你有询问您打算如何处理，例如 ReaderT r (StateT sm) a，两者都有。因此，您不能这样做：

instance MonadState m => MonadReader m where
  type EnvType m = StateType m
  ask = get

因为您会与现有实例发生冲突。但是，您可以这样做：

{-# LANGUAGE GeneralizedNewtypeDeriving, TypeFamilies #-}
newtype ReadState m a = RS { unRS :: m a }
  deriving (Monad)

instance MonadState m => MonadReader (ReadState m) where
  type EnvType (ReadState m) = StateType m
  ask = RS get
  local f (RS m) = RS $ do
    s <- get
    modify f
    x <- m
    put s
    return x

然后，如果您有一个像 f2 这样的多态读取器值，您可以使用 unRS 从其中提取 MonadState。如果您想使用一些更狡猾的扩展，请尝试使用 RankNTypes：

useStateAsEnv :: (MonadState n) => (forall m . (MonadReader m, EnvType m ~ StateType n) => m a) -> n a
useStateAsEnv m = unRS m

然后您可以执行 useStateAsEnv (liftM (+1) Ask) 并获取 MonadState< /代码> 值。然而，我还没有彻底研究过这在实践中有多有用——为所有 m 生成 类型的值。 MonadReader m => m a，您几乎只能使用 ask、local 和 monadic 函数。

这是一个类似的，不太通用但可能更有用的东西，使用标准转换器：

readerToState :: (Monad m) => ReaderT r m a -> StateT r m a
readerToState reader = StateT $ \env -> do
  res <- runReaderT reader env
  return (res, env)

---

编辑：稍后考虑这一点，您可能可以将其推广到任何带有 lift 的状态单子转换器。 runReaderT 阅读器 =<< get，但该类型开始变得相当笨拙：

:: (Monad m, MonadTrans t, MonadState (t m)) => ReaderT (StateType (t m)) m b -> t m b

这是上述内容的概括，但实际上可能并不是一个有用的类型。