Миран Липовача - Изучай Haskell во имя добра!

В этой главе мы в общих чертах ознакомились с монадами и изучили, как работают монада Maybeи списковая монада. В следующей главе мы рассмотрим целую кучу других крутых монад, а также создадим нашу собственную.

Мы видели, как монады могут быть использованы для получения значений с контекстами и применения их к функциям и как использование оператора >>=или нотации doпозволяет нам сфокусироваться на самих значениях, в то время как контекст обрабатывается за нас.

Мы познакомились с монадой Maybeи увидели, как она добавляет к значениям контекст возможного неуспеха в вычислениях. Мы узнали о списковой монаде и увидели, как легко она позволяет нам вносить недетерминированность в наши программы. Мы также научились работать в монаде IOдаже до того, как вообще выяснили, что такое монада!

В этой главе мы узнаем ещё о нескольких монадах. Мы увидим, как они могут сделать наши программы понятнее, позволяя нам обрабатывать все типы значений как монадические значения. Исследование ряда примеров также укрепит наше понимание монад.

Все монады, которые нам предстоит рассмотреть, являются частью пакета mtl . В языке Haskell пакетом является совокупность модулей. Пакет mtl идёт в поставке с Haskell Platform, так что он у вас, вероятно, уже есть. Чтобы проверить, так ли это, выполните команду ghc-pkg listв командной строке. Эта команда покажет, какие пакеты для языка Haskell у вас уже установлены; одним из таких пакетов должен являться mtl , за названием которого следует номер версии.

Итак, мы зарядили наш пистолет монадой Maybe, списковой монадой и монадой IO. Теперь давайте поместим в патронник монаду Writerи посмотрим, что произойдёт, когда мы выстрелим ею!

Между тем как Maybeпредназначена для значений с добавленным контекстом неуспешно оканчивающихся вычислений, а список – для недетерминированных вычислений, монада Writerпредусмотрена для значений, к которым присоединено другое значение, ведущее себя наподобие журнала. Монада Writerпозволяет нам производить вычисления, в то же время обеспечивая слияние всех журнальных значений в одно, которое затем присоединяется к результату.

Например, мы могли бы снабдить наши значения строками, которые объясняют, что происходит, возможно, для отладочных целей. Рассмотрите функцию, которая принимает число бандитов в банде и сообщает нам, является ли эта банда крупной. Это очень простая функция:

isBigGang :: Int –> Bool

isBigGang x = x > 9

Ну а что если теперь вместо возвращения значения Trueили Falseмы хотим, чтобы функция также возвращала строку журнала, которая сообщает, что она сделала? Что ж, мы просто создаём эту строку и возвращаем её наряду с нашим значением Bool:

isBigGang :: Int –> (Bool, String)

isBigGang x = (x > 9, "Размер банды сравнён с 9.")

Так что теперь вместо того, чтобы просто вернуть значение типа Bool, мы возвращаем кортеж, первым компонентом которого является само значение, а вторым компонентом – строка, сопутствующая этому значению. Теперь у нашего значения появился некоторый добавленный контекст. Давайте опробуем функцию:

ghci> isBigGang 3

(False,"Размер банды сравнён с 9.")

ghci> isBigGang 30

(True,"Размер банды сравнён с 9.")

Пока всё нормально. Функция isBigGangпринимает нормальное значение и возвращает значение с контекстом. Как мы только что увидели, передача ей нормального значения не составляет сложности. Теперь предположим, что у нас уже есть значение, у которого имеется журнальная запись, присоединённая к нему – такая как (3, "Небольшая банда.")– и мы хотим передать его функции isBigGang. Похоже, перед нами снова встаёт вопрос: если у нас есть функция, которая принимает нормальное значение и возвращает значение с контекстом, как нам взять нормальное значение с контекстом и передать его функции?

Исследуя монаду Maybe, мы создали функцию applyMaybe, которая принимала значение типа Maybe aи функцию типа a –> Maybe bи передавала это значение Maybe aв функцию, даже если функция принимает нормальное значение типа aвместо Maybe a. Она делала это, следя за контекстом, имеющимся у значений типа Maybe a, который означает, что эти значения могут быть значениями с неуспехом вычислений. Но внутри функции типа a –> Maybe bмы могли обрабатывать это значение как нормальное, потому что applyMaybe(которая позже стала функцией >>=) проверяла, являлось ли оно значением Nothingлибо значением Just.

В том же духе давайте создадим функцию, которая принимает значение с присоединённым журналом, то есть значением типа (a,String), и функцию типа a –> (b,String), и передаёт это значение в функцию. Мы назовём её applyLog. Однако поскольку значение типа (a,String)не несёт с собой контекст возможной неудачи, но несёт контекст добавочного значения журнала, функция applyLogбудет обеспечивать сохранность первоначального значения журнала, объединяя его со значением журнала, возвращаемого функцией. Вот реализация этой функции:

applyLog :: (a,String) –> (a –> (b,String)) –> (b,String)

applyLog (x,log) f = let (y,newLog) = f x in (y,log ++ newLog)

Когда у нас есть значение с контекстом и мы хотим передать его функции, то мы обычно пытаемся отделить фактическое значение от контекста, затем пытаемся применить функцию к этому значению, а потом смотрим, сбережён ли контекст. В монаде Maybeмы проверяли, было ли значение равно Just x, и если было, мы брали это значение xи применяли к нему функцию. В данном случае очень просто определить фактическое значение, потому что мы имеем дело с парой, где один компонент является значением, а второй – журналом. Так что сначала мы просто берём значение, то есть x, и применяем к нему функцию f. Мы получаем пару (y,newLog), где yявляется новым результатом, а newLog– новым журналом. Но если мы вернули это в качестве результата, прежнее значение журнала не было бы включено в результат, так что мы возвращаем пару (y,log ++ newLog). Мы используем операцию конкатенации ++, чтобы добавить новый журнал к прежнему.

Вот функция applyLogв действии:

ghci> (3, "Небольшая банда.") `applyLog` isBigGang

(False,"Небольшая банда.Размер банды сравнён с 9.")

ghci> (30, "Бешеный взвод.") `applyLog` isBigGang