为什么runState签名只有state参数？

Question

一个实际的例子：如果我处于良好的心情（“良好状态”）时，经理问我关于估计的问题，我会给他一个坚定的答案，但如果他连续3次这样做，没有中间的免费零食，我的心情就会改变（我进入了“糟糕状态”），下一次他接近我时，我会要求他不要打扰我，别再说什么废话了。

以下是我一般的日志记录：

                             [ Mood: Good, Patience: 3 ]  -- 11:00 am, I'm happy
ESTIMATE -> "bla bla 6",     [ Mood: Good, Patience: 2 ]
ESTIMATE -> "bla bla 1",     [ Mood: Good, Patience: 1 ]
Cookies! -> "",              [ Mood: Good, Patience: 3 again! ]
ESTIMATE -> "bla bla 7",     [ Mood: Good, Patience: 2 ]
ESTIMATE -> "bla bla 2",     [ Mood: Good, Patience: 1 ]
ESTIMATE -> "bla bla 9",     [ Mood: BAD , Patience: -2 ] -- Enough!
ESTIMATE -> "Need a break!"  [ Mood: BAD , Patience: -1 ]
ESTIMATE -> "Deploynig!",    [ Mood: BAD , Patience: 0 ]
ESTIMATE -> "Lunch time!",   [ Mood: Good, Patience: 3 ]  -- Ok he needs me..
ESTIMATE -> "bla bla 6",     [ Mood: Good, Patience: 2 ]
...

现在，我在工作中的这种模式似乎符合State Monad的要求。

newtype State s a = State { runState :: s -> (a, s) } 

但是我该如何做到这一点呢？签名中有一个状态变量，而在我的情况下它是 （心情，耐心），而不是输入变量（ESTIMATE或Cookies）。这就好像我必须在没有听取的情况下回答。

所以我的问题是：如何使用Haskell的State单子，使计算既具有状态又具有参数？

- Ilya Smagin

Answer 1

一个有状态的计算接收一个输入、一个状态并返回一个输出和一个新状态，因此其类型将是input -> state -> (state, output)。 runState只是一个已经使用了它的输入部分的有状态计算。

还要注意，当你组合有状态的函数（即当你使用>>=绑定运算符或do表示法时），你正是这样做的：你将表达式作为输入并且绑定负责传递状态。

你可以调用get而不使用其返回值，但是那样它就会丢失。如果你想利用它，你必须使用value <- get，然后将value作为下一个有状态计算的显式输入提供。只有在传递状态时，绑定才起作用。

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实际例子：考虑以下函数：

doStuff :: Int -> State Int Int
doStuff x = do
    val <- get
    put $ val+x+1
    return 0

doStuff类型完全符合模式input -> state -> (state, output)。但是input部分由x参数表示。 一旦提供了x，您就会得到一个类型为state -> (state, output)的东西，这正是runState所代表的。 因此，您实际上不需要状态动作的参数，因为可以事先部分地应用它们以获得“没有输入的纯状态动作”（这些引号很可怕）。

- Bakuriu

Answer 2

看起来你需要的不是 State 而是 StateT，它是一种 Monad Transformer，可以将状态添加到现有的 Monad 中。

newtype StateT s m a = StateT (s -> m (a, s))

给定一个类型为 s 的状态，一个 StateT s m a 操作返回一个 m 操作，当运行时，会产生一个结果和一个新状态。StateT s 是 MonadTrans 的一个实例：

instance MonadTrans (StateT s) where
  --lift :: Monad m => m a -> StateT s m a
  lift ma = StateT $
    \s -> ma >>= \a -> pure (a, s)

此外，如果m是一个Monad，那么StateT s m也是一个Monad。

因此，如果你想在某个上下文（例如IO）中获取“输入”，你可以自由地这样做：

do
  s <- get
  input <- lift getLine
  when (annoying input && annoyed s) $ put Angry

对于特别涉及到IO的情况，通常最好使用liftIO，它可以穿过整个transformer栈。

- dfeuer