Monads แก้ปัญหาการเขียนโปรแกรมอะไรบ้าง? [ปิด]

ฉันได้อ่านบทความจำนวนมากที่อธิบายว่าพระสงฆ์คืออะไรอย่างไรunitและbindทำงานอย่างไรบ้างบางคนก็ถกเถียงกันในทฤษฎีหมวดหมู่อย่างเป็นนามธรรมดังนั้น (อย่างน้อยสำหรับฉัน) ที่ทำให้ตาตกบางคนไม่สนใจสิ่งเหล่านั้น burritos กล่องและสิ่งที่ไม่

หลังจากสองสามสัปดาห์ของการศึกษาและเซลล์ประสาททอดจำนวนมาก (ฉันคิดว่า) ฉันเข้าใจว่า Monads ทำงานอย่างไร แต่ยังมีอีกสิ่งหนึ่งที่หนีความเข้าใจของฉันไปสิ่งที่โพสต์ไม่กี่สัมผัสจริง ๆ (ยกเว้น IO และรัฐ):

ทำไม?

ทำไม Monads ถึงมีความสำคัญ? ทำไมพวกเขาถึงสำคัญ? ปัญหาที่พวกเขากำลังแก้ไขคืออะไร ปัญหาเหล่านั้นสามารถแก้ไขได้เฉพาะกับ Monads หรือมีวิธีอื่นบ้างไหม?

คุณไม่ต้องการพระให้แก้ปัญหาอะไร พวกเขาทำให้บางสิ่งง่ายขึ้น ผู้คนจำนวนมากไปทางนามธรรมและทฤษฎีเกินไปเมื่ออธิบาย monads ส่วนใหญ่ monads เป็นรูปแบบที่เกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำอีกในการเขียนโปรแกรม ด้วยการตระหนักถึงรูปแบบนั้นเราสามารถทำให้โค้ดของเราง่ายขึ้นและหลีกเลี่ยงการนำฟังก์ชั่นบางอย่างมาใช้ใหม่

สำหรับ Haskell จากจุดที่เป็นรูปธรรมของมุมมองมากที่สุดสิ่งที่มองเห็นได้ monads ช่วยให้มีที่ทำสัญกรณ์ รายการความเข้าใจใน Haskell และภาษาอื่น ๆ ก็ใช้ประโยชน์จาก monads เช่นกัน นอกจากนี้คุณยังสามารถสร้างห้องสมุดเช่นControl.Monad

เหล่านี้ทั้งหมดให้ simplifications ประโยชน์และเมื่อคุณได้ดำเนินการมันสำหรับหนึ่ง monad คุณจะได้รับมันทั้งหมด monads นี่คือหนึ่งในเหตุผลสำคัญว่าทำไมการใช้รหัสซ้ำง่ายกว่าสำหรับการเขียนโปรแกรมการทำงานมากกว่ากระบวนทัศน์อื่น ๆ

เป็นการง่ายกว่าที่จะเข้าใจถ้าคุณดูพระโดยเฉพาะและดูว่าพวกเขาแก้ปัญหาอย่างไร ตัวอย่างเช่นใน Haskell:

• IO: อนุญาตให้ IO แสดงในระบบประเภทเพื่อให้คุณสามารถแยกฟังก์ชันบริสุทธิ์แบบแยกจากฟังก์ชั่นที่ใช้ IO

• รายการ: อนุญาตให้คุณทำรายการความเข้าใจและการคำนวณแบบโหนด

• อาจจะเป็น: ทางเลือกที่ดีกว่าสำหรับค่า null และสนับสนุนสิ่งที่เทียบเคียงได้กับโอเปอเรเตอร์การรวมศูนย์ของ C #

• Parsec: DSL ที่สะดวกสำหรับการเขียนโปรแกรมแยกวิเคราะห์

ดังนั้นจึงเป็นเรื่องง่าย (ฉันหวังว่า) เพื่อดูเหตุผลของแต่ละพระเพราะพวกเขามีประโยชน์มาก แต่ปัญหาที่พวกเขาแก้ปัญหานั้นก็ค่อนข้างแตกต่างกันและพวกเขาดูเหมือนจะไม่ได้มีอะไรที่เหมือนกันมากนักยกเว้นพวกเขาทั้งหมดจะเกี่ยวข้องกับตรรกะบางอย่างสำหรับปฏิบัติการผูกมัด Monads นั้นมีประโยชน์เพราะมันช่วยให้คุณสร้างเครื่องมือที่หลากหลายได้

ตัวอย่างข้างต้นสามารถดำเนินการได้โดยไม่ต้อง monads? แน่นอนว่าพวกเขาสามารถนำไปใช้ในรูปแบบ Ad-hoc ได้ แต่การมี monads ที่สร้างขึ้นในภาษานั้นจะช่วยให้สามารถรองรับการลงคะแนนแบบโดยตรงเช่นdo-notation ซึ่งใช้ได้กับ monads ทั้งหมด

สิ่งหนึ่งที่ทำให้สับสนคือฟังก์ชั่น "ที่เป็นที่นิยม" ชอบbindและให้<*>ความสำคัญกับ Praxis แต่เพื่อให้เข้าใจแนวคิดมันง่ายกว่าที่จะดูฟังก์ชั่นอื่นก่อน นอกจากนี้ยังเป็นที่น่าสังเกตว่าพระสงฆ์โดดเด่นเพราะพวกเขามีน้ำหนักมากเกินไปเมื่อเทียบกับแนวคิดที่เชื่อมโยงอื่น ๆ ดังนั้นฉันจะเริ่มด้วยฟังก์ชั่นแทน

Functors มีฟังก์ชั่น (ในสัญกรณ์ fmap :: (Functor f) => (a -> b) -> f a -> f bHaskell) คุณมีบริบทfที่คุณสามารถยกฟังก์ชันขึ้นมาได้ อย่างที่คุณจินตนาการได้ว่าเกือบทุกอย่างเป็นนักแสดง รายการ, บางที, อย่างใดอย่างหนึ่ง, ฟังก์ชั่น, I / O, สิ่งอันดับ, ตัวแยกวิเคราะห์ ... แต่ละรายการแสดงถึงบริบทที่ค่าสามารถปรากฏขึ้น ดังนั้นคุณสามารถเขียนมากหลากหลายฟังก์ชั่นที่ทำงานในเกือบทุกบริบทโดยใช้หรือตัวแปรแบบอินไลน์ของมันfmap<$>

คุณต้องการทำอะไรกับบริบทอื่นอีกบ้าง คุณอาจต้องการรวมสองบริบท ดังนั้นคุณอาจต้องการที่จะได้รับลักษณะทั่วไปของตัวอย่างเช่นนี้zip :: [a] -> [b] -> [(a,b)]pair :: (Monoidal f) => f a -> f b -> f (a,b)

แต่เพราะมันมีประโยชน์มากขึ้นในทางปฏิบัติห้องสมุด Haskell แทนที่จะนำเสนอApplicativeซึ่งเป็นส่วนผสมของFunctorและMonoidalและยังUnitซึ่งเพียงแค่เพิ่มที่คุณสามารถใส่จริงค่า "ภายใน" unitบริบทของคุณด้วย

คุณสามารถเขียนฟังก์ชั่นที่ธรรมดามากโดยเพียงระบุสามสิ่งเหล่านี้เกี่ยวกับบริบทที่คุณกำลังทำงาน

Monadเป็นเพียงอีกสิ่งหนึ่งที่คุณสามารถระบุได้ สิ่งที่ฉันไม่ได้พูดถึงก่อนหน้านี้คือคุณมีสองวิธีในการรวมสองบริบท: คุณไม่สามารถทำได้เพียงpairแต่คุณยังสามารถเรียงซ้อนได้เช่นคุณสามารถมีรายการได้ ในบริบทของ I / O ตัวอย่างจะดำเนินการ I / O ที่สามารถอ่านการกระทำอื่น ๆ ของ I / O FilePath -> IO (IO a)จากแฟ้มดังนั้นคุณจะต้องพิมพ์ เราจะกำจัดการสแต็กนั้นเพื่อให้ได้ฟังก์ชั่นการปฏิบัติการได้IO aอย่างไร? นั่นคือสิ่งที่Monads เข้าjoinมาช่วยให้เราสามารถรวมบริบทที่ซ้อนกันสองประเภทเดียวกัน เช่นเดียวกันสำหรับ parsers อาจจะเป็น ฯลฯ และbindเป็นเพียงวิธีที่ใช้งานได้จริงjoin

ดังนั้นบริบทของ monadic เพียงเสนอสี่สิ่งและสามารถใช้ได้กับเครื่องจักรเกือบทั้งหมดที่พัฒนาขึ้นสำหรับ I / O สำหรับ parsers สำหรับความล้มเหลว ฯลฯ

Monads ให้คุณแสดงการคำนวณที่ไม่บริสุทธิ์ต่างๆรวมถึงการทำให้โค้ดง่ายขึ้น

• การคำนวณแบบ stateful (รับ / กำหนดสถานะผ่าน monad)
• I / O (การบันทึก, UI, ไฟล์หรือเพียงสร้าง / บริโภครายการ X)
• นอกจากนี้การควบคุมโฟลว์ "ที่ไม่ใช่เชิงเส้น" (เช่นข้อยกเว้นอาจจะเป็นต้น)

และที่สำคัญไม่มีการประนีประนอมกับภาษาบริสุทธิ์ที่สร้างขึ้นและทำให้ภาษาสะอาดขึ้น