Monad'lar hangi programlama sorunlarını çözüyor? [kapalı]

Monadların ne olduğunu, nasıl unitve bindçalıştığını açıklayan pek çok yazı okudum , bazıları doğrudan kategori teorisine daldı (en azından benim için), gözleri kanıyor, bazıları bunu görmezden geliyor ve garip analojilerine dokunuyor burrito, kutular ve ne değil.

Birkaç hafta çalıştıktan ve bir sürü kızarmış nörondan sonra, (sanırım) Monad'ların nasıl çalıştığını anlıyorum. Ancak hâlâ anlayışımdan kaçan bir şey var, birkaç gönderinin gerçekten dokunduğu bir şey var (IO ve eyalet hariç):

NEDEN?

Monadlar neden önemlidir? Neden bu kadar önemli? Çözdükleri problemler neler? Bu problemler sadece Monad'larla çözülebilir mi yoksa başka yollar var mı?

Sen yok ihtiyaç şey çözmek için monads. Sadece belirli şeyleri daha basit hale getiriyorlar. Bir çok insan monadları açıklarken çok soyut ve teorik bir yol izler. Çoğunlukla, monadlar programlamada tekrar tekrar ortaya çıkan bir modeldir. Bu modeli tanıyarak, kodumuzu basitleştirebilir ve belirli işlevleri yeniden uygulamaktan kaçınabiliriz.

Haskell için somut bir bakış açısıyla, monad'ların en göze çarpan şey gösterim yapmaktır . Haskell ve diğer dillerdeki liste kavrayışları da monad'lardan büyük ölçüde yararlanmaktadır. Ayrıca Control.Monad gibi kütüphaneler de oluşturabilirsiniz .

Bunların hepsi kullanışlı basitleştirmeler sağlar ve bir monad için uyguladıktan sonra, otomatik olarak tüm monadlar için alırsınız . İşlevsel programlama için kodun yeniden kullanılmasının diğer paradigmalara göre çok daha kolay olmasının başlıca nedenlerinden biri budur.

Belirli monad'lara bakarsanız ve hangi sorunları çözdüklerini görürseniz anlamanız daha kolaydır. Örneğin, Haskell'de:

• IO: IO'nun tip sisteminde temsil edilmesini sağlar, böylece saf fonksiyonları IO gerçekleştiren fonksiyonlardan açıkça ayırabilirsiniz.

• Liste: Liste kavrayışları ve nodeterministik hesaplamalar yapmanızı sağlar.

• Belki: Null'lara daha iyi bir alternatif ve C # 'ın null birleştirme operatörü ile karşılaştırılabilir bir şeyi destekleme.

• Parsec: Ayrıştırıcılar yazmak için uygun bir DSL.

Bu yüzden, tek tek monadların mantığını görmek kolaydır (umarım), çünkü hepsi oldukça faydalıdır. Ancak çözdükleri sorunlar da oldukça farklıdır ve yüzünde zincirleme operasyonlar için bazı mantıklarla ilgili olmadıkları sürece, pek fazla ortak noktaları yoktur. Monadlar faydalıdır, çünkü böyle çeşitli araçlar oluşturmanıza izin verirler.

Yukarıdaki örnekler monad olmadan uygulanabilir mi? Kesinlikle ad-hoc bir şekilde uygulanabilirler, ancak dilde domonadların yerleşik olması, tüm monadlarla çalışan -notation gibi doğrudan dil desteğine izin verir .

O kafa karıştırıcı yapar bir şey gibi "popüler" işlevleri olduğunu bindve <*>praxis yönlendirilmiştir. Ancak kavramları anlamak için önce diğer işlevlere bakmak daha kolaydır. Monad'ların öne çıktığı da dikkat çekicidir, çünkü diğer bağlantılı kavramlara kıyasla biraz fazladırlar. Bunun yerine functors ile başlayacağım.

Functors bir işlev sunar (Haskell gösteriminde) fmap :: (Functor f) => (a -> b) -> f a -> f b. Başka bir deyişle f, bir işlevi kaldırabileceğiniz bir bağlamınız vardır. Tahmin edebileceğiniz gibi, neredeyse her şey bir işlevdir. Listeler, Belki, Ya fonksiyonlar, I / O, tuples, ayrıştırıcılar ... Her biri bir değerin görülebileceği bir bağlamı temsil eder. Böylece, hemen hemen her bağlamda çalışan çok yönlü işlevleri fmapveya satır içi varyantını kullanarak yazabilirsiniz <$>.

Bağlamlarla başka ne yapmak istersiniz? İki bağlamı birleştirmek isteyebilirsiniz. Eğer bir genelleme almak isteyebilirsiniz Yani zip :: [a] -> [b] -> [(a,b)]böyle örneğin: pair :: (Monoidal f) => f a -> f b -> f (a,b).

Ancak pratikte daha da yararlı olduğu için Applicative, Haskell kütüphaneleri bunun yerine , ve aynı zamanda , aslında bağlamınızla "değerleri" koyabileceğinizi ekleyen Functorve MonoidalVe de bunların bir kombinasyonunu sunar .Unitunit

Sadece içinde çalıştığınız bağlamla ilgili bu üç şeyi belirterek son derece genel fonksiyonlar yazabilirsiniz.

Monadbunun üzerinde ifade edebileceğiniz başka bir şey. Daha önce bahsetmediğim şey, iki bağlamı birleştirmenin iki yoluna sahip olmanızdır: Sadece paironları değil , aynı zamanda onları da istifleyebilirsiniz, örneğin bir liste listeniz olabilir. G / Ç bağlamında bir örnek, bir dosyadan diğer G / Ç eylemlerini okuyabilen bir G / Ç eylemidir, böylece bir türünüz olur FilePath -> IO (IO a). Yürütülebilir bir işlev elde etmek için bu istiflemeden nasıl kurtulabiliriz IO a? İşte burada Monaddevreye joingiriyor, aynı türden iki yığın bağlamı birleştirmemize izin veriyor. Aynı şey ayrıştırıcılar, belki vb. İçin de geçerlidir ve bindsadece daha pratik bir yöntemdir.join

Bu yüzden monadik bir bağlam sadece dört şey sunmak zorundadır ve G / Ç, ayrıştırıcılar, arızalar vb. İçin geliştirilen neredeyse tüm makinelerle kullanılabilir.

Monads, kodu basitleştirmenin yanı sıra saf olmayan çeşitli hesaplamaları ifade etmenizi sağlar

• durum bilgisi olan hesaplama (monad aracılığıyla durumu alma / ayarlama)
• G / Ç (günlük kaydı, kullanıcı arayüzü, dosya veya yalnızca bir X listesi oluşturun / tüketin)
• Ayrıca, "doğrusal olmayan" kontrol akışı (istisnalar, belki vb.)

Ve en önemlisi, saf dil yapılarından ödün vermeden ve bundan daha temiz bir dil elde etmeden