如何使用Control.Applicative编写更清晰的Haskell代码？

Question

在最近的 关于样式问题的回答 中，我写道

main = untilM (isCorrect 42) (read `liftM` getLine)

并且

isCorrect num guess =
  case compare num guess of
    EQ -> putStrLn "You Win!" >> return True
    ...

Martijn乐于提供替代方案：

main = untilM (isCorrect 42) (read <$> getLine)

EQ -> True <$ putStrLn "You Win!"

使用Control.Applicative的抽象可以使Haskell代码中哪些常见模式更清晰？使用Control.Applicative有效的有哪些有用的经验法则？

- Greg Bacon

Answer 1

对于你的问题，有许多可以回答的内容。但是，既然你问了，我就提供一个“经验法则”。

如果你正在使用do表示法，并且你生成的值[1]没有用于你正在顺序执行的表达式[2]中，那么此代码可以转换为Applicative风格。类似地，如果你在一个被顺序执行的表达式中使用了一个或多个生成的值，则必须使用Monad，而Applicative不能够达到相同的效果。

例如，让我们看以下代码：

do a <- e1
   b <- e2
   c <- e3
   return (f a b c)

我们看到在<-右侧的任何表达式中，都没有出现生成的值(a、b、c)。因此，我们可以将其转换为使用Applicative代码。以下是一种可能的转换方式:

f <$> e1 <*> e2 <*> e3

还有一个：

liftA3 f e1 e2 e3

另一方面，以这段代码为例：

do a <- e1
   b <- e2 a
   c <- e3
   return (f b c)

这段代码不能使用Applicative[3]，因为生成的值a在推导式中稍后用于一个表达式。必须使用Monad才能得到结果--尝试将其分解成Applicative以了解其中的原因。

对于此主题还有一些有趣且有用的细节，然而，我只是想给你提供这个经验法则，通过它，您可以快速浏览一个do 推导式，并确定是否可以将其分解为Applicative风格的代码。

[1] 出现在<-左侧的部分。

[2] 出现在<-右侧的表达式。

[3] 严格地说，其中的一部分可以通过分解出e2 a来实现。

- Tony Morris

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如果你喜欢 applicative 风格，有时可以混合使用 Monad 和 Applicative 运算符。第二个 do 块可以写成 f <$> (e1 >>= e2) <*> e3。 - AndrewC

当需要具体示例来说明何时使用Applicative足够，何时需要Monad时，请点赞（+1）。 - sjy

Answer 2

基本上，单子也是适用函子 [1]。因此，每当您发现自己使用 liftM，liftM2 等时，您可以使用 <*> 将计算链接在一起。在某种意义上，您可以将适用函子视为类似于函数的东西。纯函数 f 可以通过执行 f <$> x <*> y <*> z 来提升。

与单子相比，适用函子无法有选择地运行其参数。所有参数的副作用都会发生。

import Control.Applicative

ifte condition trueClause falseClause = do
  c <- condition
  if c then trueClause else falseClause

x = ifte (return True) (putStrLn "True") (putStrLn "False")

ifte' condition trueClause falseClause = 
  if condition then trueClause else falseClause

y = ifte' <$> (pure True) <*> (putStrLn "True") <*> (putStrLn "False")

x 只输出 True，而 y 则按顺序输出 True 和 False。

[1] The Typeclassopedia。强烈推荐。

[2] http://www.soi.city.ac.uk/~ross/papers/Applicative.html。虽然这是一篇学术论文，但很容易理解。

[3] http://learnyouahaskell.com/functors-applicative-functors-and-monoids#applicative-functors。讲解得非常清楚。

[4] http://book.realworldhaskell.org/read/using-parsec.html#id652399。展示了单子 Parsec 库如何以应用方式使用。

- Wei Hu

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那是我见过唯一一个解释Monad和Applicative之间区别的地方（就它们各自可以表达的内容而言）。干得好！我们可以用可应用函数来调用ifte吗：z = ifte <$> ...？ - Daniel

ifte已经是一个单子函数，所以再次提升它没有太大的意义。 - Wei Hu

你可以将"ifte' <$> (pure True)"写成"ifte' True"——在使用"<$>"和"<*>"时，"pure"很少必要（如果需要的话）。 - Martijn

y = ifte' True <*> putStrLn "True" <*> putStrLn "False"y = ifte' True <*> putStrLn "True" <*> putStrLn "False" - Edward Kmett

当你去掉 pure 时，它就变成了 y = ifte' True <$> (putStrLn "True") <*> (putStrLn "False")。 - David

Answer 3

请参阅Bryan O'Sullivan的应用函子的基础知识在实践中的应用。

- Greg Bacon