Wie funktioniert die ST-Monade?

Ich verstehe, dass die ST-Monade so etwas wie ein kleiner Bruder von IO ist, der wiederum die Staatsmonade mit zusätzlicher RealWorldMagie ist. Ich kann Staaten Bild und ich kann vorstellen , dass Real World irgendwie in IO gesetzt wird, aber jedes Mal , wenn ich eine Art Unterschrift schreiben STdie sdes ST Monade verwirrt mich.

Nehmen Sie zum Beispiel ST s (STArray s a b). Wie funktioniert das sdort? Wird es nur verwendet, um eine künstliche Datenabhängigkeit zwischen Berechnungen aufzubauen, ohne wie Zustände in der Zustandsmonade (aufgrund der forall) referenziert werden zu können ?

Ich werfe nur Ideen aus und würde es wirklich begrüßen, wenn jemand besser informiert wäre als ich, um es mir zu erklären.

Das verhindert, dass sGegenstände innerhalb der STMonade nach außen aus der STMonade austreten .

-- This is an error... but let's pretend for a moment...
let a = runST $ newSTRef (15 :: Int)
    b = runST $ writeSTRef a 20
    c = runST $ readSTRef a
in b `seq` c

Okay, dies ist ein Typfehler (was gut ist! Wir wollen nicht STRefaußerhalb der ursprünglichen Berechnung auslaufen!). Es ist ein Typfehler wegen des Extra s. Denken Sie daran, dass runSTdie Signatur hat:

runST :: (forall s . ST s a) -> a

Dies bedeutet, dass sfür die von Ihnen ausgeführte Berechnung keine Einschränkungen gelten müssen. Wenn Sie also versuchen zu bewerten a:

a = runST (newSTRef (15 :: Int) :: forall s. ST s (STRef s Int))

Das Ergebnis hätte einen Typ STRef s Int, was falsch ist, da der saußerhalb des forallIn "" entkommen "ist runST. Typvariablen müssen immer auf der Innenseite von a erscheinen forall, und Haskell erlaubt forallüberall implizite Quantifizierer. Es gibt einfach keine Regel, mit der Sie den Rückgabetyp von sinnvoll herausfinden können a.

Ein weiteres Beispiel mit forall: Um klar zu zeigen, warum Sie nicht zulassen können, dass Dinge einem entkommen forall, hier ein einfacheres Beispiel:

f :: (forall a. [a] -> b) -> Bool -> b
f g flag =
  if flag
  then g "abcd"
  else g [1,2]

> :t f length
f length :: Bool -> Int

> :t f id
-- error --

Dies ist natürlich f idein Fehler, da er entweder eine Liste Charoder eine Liste von zurückgeben würde, Intje nachdem, ob der Boolesche Wert wahr oder falsch ist. Es ist einfach falsch, genau wie das Beispiel mit ST.

Auf der anderen Seite, wenn Sie den sTypparameter nicht hätten , würde alles gut funktionieren , obwohl der Code offensichtlich ziemlich falsch ist.

Wie ST tatsächlich funktioniert: In Bezug auf die Implementierung ist die STMonade tatsächlich dieselbe wie die IOMonade, jedoch mit einer etwas anderen Schnittstelle. Wenn Sie die STMonade verwenden, erhalten Sie tatsächlich unsafePerformIOoder das Äquivalent hinter den Kulissen. Der Grund, warum Sie dies sicher tun können, liegt in der STTypensignatur aller verwandten Funktionen, insbesondere des Teils mit dem forall.

Dies sist nur ein Hack, der das Typsystem davon abhält, Dinge zu tun, die unsicher wären. Zur Laufzeit "macht" es nichts. Der Typprüfer lehnt lediglich Programme ab, die zweifelhafte Dinge tun. (Es handelt sich um einen sogenannten Phantomtyp , der nur im Kopf des Typprüfers vorhanden ist und zur Laufzeit nichts beeinflusst.)