为什么单子变换器没有限制产生单子？

Question

在 MonadTrans 类中：

class MonadTrans t where
    -- | Lift a computation from the argument monad to the constructed monad.
    lift :: Monad m => m a -> t m a

为什么t m不被限制为一个Monad呢？也就是说，为什么不这样做：

{-# LANGUAGE MultiParamTypeClasses #-}
class Monad (t m) => MonadTrans t m where
  lift :: Monad m => m a -> t m a

如果答案是“因为这就是它的方式”，那没问题——但对于一个新手来说，这会让人感到困惑。

- Matt Fenwick

---

如果 t 是一个单子类型，它的种类必须是 * -> *，而 t m a 的种类是 * -> * -> *，我认为（也许我错了）。 - Dmytro Sirenko

将单子操作应用于“t m”的“值”是否有意义？是否存在“t m”的值？ - Dmytro Sirenko

@EarlGray，没有。t m的种类是* -> *，而类型（即值的类型）的种类是*。但同样也没有意义将monad操作应用于Maybe的"值"，因为根本没有值。 - luqui

@MattFenwick 在您的建议中，“Monad m”的约束条件需要放入类头中，您不能在成员函数中约束类参数。 - Daniel Fischer

为什么类的定义是这样的而不是按照你的方式，至少对于transformers包来说，原因之一是可移植性。 MPTC是一种语言扩展，因此使用它们是不可移植的。 - Daniel Fischer

Answer 1

您提出了以下建议：

class Monad (t m) => MonadTrans t m where
    lift :: Monad m => m a -> t m a

...但这是否真的是您想要的意思呢？看起来您想表达的是“如果对于所有m :: * -> *，其中m是Monad的实例，则类型t可以是MonadTrans的实例，那么t m也必须是Monad的实例”。

上面的类定义实际上更像是“如果特定类型t和m，则t m是Monad的实例，则类型t和m可以构成MonadTrans的实例”。请仔细考虑其差异以及可能导致不符合预期的实例。

在一般情况下，类型类的每个参数都是独立的“参数”，这是使用MPTCs时头痛和GHC扩展的丰富来源。

这并不是说不能使用这样的定义-正如您指出的那样，当前的定义也不理想。古老的问题“为什么Data.Set不是一个Functor”与此相关，并且此类问题有助于激发最近的ConstraintKinds混乱。

这里“为什么不”的最终答案几乎肯定是Daniel Fischer在评论中给出的答案-因为MonadTrans是相当核心的功能，所以使其依赖于一系列越来越深奥的GHC扩展是不可取的。

- C. A. McCann