Scala中的Monad特质

Question

如何以Scala的一种通用方式（例如Haskell中的Monad类型类）表示单子？是否有可能定义一个trait Monad来实现这个目的？

- Dario

Answer 1

你可以尝试像这样做：

trait Monad[+M[_]] {
  def unit[A](a: A): M[A]
  def bind[A, B](m: M[A])(f: A => M[B]): M[B]
}

// probably only works in Scala 2.8
implicit def monadicSyntax[M[_], A](m: M[A])(implicit tc: Monad[M]) = new {
  private val bind = tc.bind(m) _

  def map[B](f: A => B) = bind(f compose tc.unit)

  def flatMap[B](f: A => M[B]) = bind(f)
}

implicit object MonadicOption extends Monad[Option] {
  def unit[A](a: A) = Some(a)

  def bind[A, B](opt: Option[A])(f: A => Option[B]) = opt flatMap f
}

当然，你也可以为任何其他的单子定义类似的隐式对象。从Haskell的角度来看，你可以将Monad看作是一个类型类，而MonadicOption则是该类型类的一个特定实例。隐式转换monadicSyntax只是演示了如何使用该类型类，使得任何满足Monad类型类的东西都能够与Scala的for推导一起使用。

通常情况下，Scala标准库中实现flatMap的大多数内容都是单子。尽管Scala没有定义一个通用的Monad类型类（虽然这会非常有用），但它依赖于语法解析器的一种技巧，允许使用实现适当方法的任何东西来使用for推导。具体来说，这些方法包括map、flatMap和filter（或者在命令式形式中为foreach和filter）。

- Daniel Spiewak

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你真的不会用这个做任何实际的事情，是吗？ :-) 说真的，我已经使用Scala一段时间了，发现许多Haskell中需要使用Monad类型类的情况在Scala中由于特质和子类型而不存在。尽管上面给出的类型类很酷，但在Scala中解决问题肯定不是惯用方法。 - Daniel Spiewak

但它们确实会出现。它们一直出现。每天有几次，我需要 liftA2 或 sequenceA。尽管这些只需要 Applicative 而不是 Monad，但是如果在您的编程中没有出现这些内容，那么您一定是在编写非常简单的东西。 - Apocalisp

我可能只是没有仔细观察出现的情况。另一方面，我也可能正在设计我的代码，使其他解决方案更好。Scala允许使用面向对象和函数式编程的解决方案来解决需要在Haskell或ML等语言中进行大量函数式魔法的问题（例如使用开放递归而不是函数器技巧）。 - Daniel Spiewak

当然是真实的 - 想象一下解释器的单子表示！没有单子抽象简直太糟糕了！ - Dario

Monad的概念不就是一个容器/上下文吗，其中“unit”应该将一个对象放入Monad的上下文中并返回。这里的“unit”方法返回的是普通的“Option”，而不是类似于“Monad [option]”之类的东西，对吗？ - Dev Maha

Answer 2

你可能会觉得 scalaz 这个项目很有趣；它不仅实现了单子，还包含了许多其他的（函数式）内容。

- andri

Answer 3

请查看http://www.scala-lang.org/api/current/index.html#scala.collection.generic.FilterMonadic。在语言中已经内置了一个case class，并在集合中广泛使用...

- Gregg

Answer 4

http://www.codecommit.com/blog/ruby/monads-are-not-metaphors

这是一篇关于Monad模式及其在Scala中实现的有用而冗长的文章，作者是丹尼尔，他为这个问题撰写了被接受的答案。

（对于那些通过StackOverflow网站搜索的神秘方式偶然发现这个“古老”的问题的人。）

- PAStheLoD

Answer 5

Scala通过使用隐式参数（特别是视图界定和上下文界定）实现了类似于Haskell的类型类的功能。您可以在Scala 2.8中看到这些东西的使用，例如Ordering和Numeric等特征。

话虽如此，请看看Scalaz项目。它具有单子、函子、箭头等等...整个套餐。

- Daniel C. Sobral