将 ST monad 重新打扮成类似于 State monad 的东西

Question

场景如下：给定一个 C 库，其核心是一些结构，并由丰富的 C 函数提供对其的操作。

步骤 1： 使用 Haskell 的 FFI a wrapper is created. It has functions like myCLibInit :: IO MyCLibObj, myCLibOp1 :: MyCLibObj -> ... -> IO (), and so on. MyCLibObj is an opaque type that carries (and hides) a Ptr or ForeignPtr to the actual C struct, for example as shown in this wiki or in RWH ch. 17。

第 2 步： 使用 Control.Monad.ST.Unsafe convert all the IO actions into ST 操作中的 unsafeIOToST。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

这允许编写反映使用类似 OO 的 C 库的命令式程序，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 块中混合对多个 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。像上面 doSomething 那样做的事情要么是荒谬的，要么就是被禁止的（例如，当 C 结构是 static 时）。在这种情况下，类似于 State monad 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

这导致问题：如何将 ST s a monad 重新打扮成更类似于 State monad 的东西。由于 withMyCLibInstance 将使用 runST 函数新的 monad，我们称它为 Q （对于“问题”），应该是

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

我觉得这很奇怪。我已经在努力为这个 Q 实现 Functor 实例，更不用说 Applicative 和 Monad。 ST s 实际上已经是一个 monad，但是状态 s 不能逃避 ST monad，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。但不知怎的，这不合适。

处理第 3 步的正确方法是什么？我应该做第 2 步，还是在第 1 步后立即滚动我的 Q？我的感觉是这应该很简单。 ST monad 拥有我所需要的一切，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。如果两个这样的 do 块并行执行，可能会发生非常糟糕的事情，即两个 do 块将并行处理同一个 C 结构。

Answer 1

您可以使用 reader 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 应该作为 MyCLibST 的参数出现，如果您想继续访问其他 ST 功能，如可变引用和数组。

将 ST monad 重新打扮成类似于 State monad 的东西

Re-dress a ST monad as something similar to the State monad

haskell

ffi

state-monad

st-monad