Question

据我所知，ST monad就像是IO的小兄弟，后者又是添加RealWorld魔法的状态monad。我可以想象状态，我可以想象RealWorld以某种方式放入IO，但每次我写ST的类型签名时，ST monad的s都会让我困惑。

以ST s (STArray s a b)为例。 s如何在那里工作？它是否仅用于在计算之间建立一些人为数据依赖性，而不能像状态monad中那样被引用（由于forall）？

我只是抛出想法，真的很感谢比我更有知识的人向我解释。

Answer 1

s使ST monad中的对象不会泄漏到ST monad的外部。

-- 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

好的，这是一个类型错误（这是一件好事！我们不希望STRef泄漏到原始计算之外！）。由于额外的s，这是一个类型错误。请记住runST有签名：

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

这意味着您正在运行的计算上的s必须没有约束。因此，当您尝试评估a：

时

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

结果的类型为STRef s Int，这是错误的，因为s已在forall runST之外“转义”。类型变量总是必须出现在forall的内部，而Haskell允许在任何地方隐式forall量词。根本没有规则允许您有意义地找出a的返回类型。

forall的另一个例子：为了清楚地说明为什么你不允许事情逃脱forall，这里有一个更简单的例子：

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 --

当然f id是一个错误，因为它会返回Char列表或Int列表，具体取决于布尔值是true还是false。这是完全错误的，就像ST的例子一样。

另一方面，如果您没有s类型参数，那么所有内容都会检查就好了，即使代码显然很伪造。

ST实际如何工作：实现方面，ST monad实际上与IO monad相同，但接口略有不同。当您使用ST monad时，您实际上会获得unsafePerformIO或等效的幕后信息。您可以安全地执行此操作的原因是因为所有ST相关函数的类型签名，尤其是具有forall的部分。

Answer 2

s只是一种破坏，使类型系统阻止你做一些不安全的事情。它在运行时没有“做”任何事情;它只是使类型检查器拒绝执行可疑事情的程序。（这是一个所谓的幻像类型，只存在于类型检查器的头部，并且在运行时不会影响任何内容。）

Answer 3

<块引用>

以 ST s (STArray s a b) 为例：s 在那里是如何工作的？

GHCi 会话时间：

GHCi, version 8.4.3: http://www.haskell.org/ghc/  :? for help
Prelude> let _ = (\x -> x^4) 5 in x

<interactive>:2:27: error: Variable not in scope: x
Prelude>

范围（或参考框架） 局部变量 x 是 lambda/匿名函数 \x -> x^4 - 在该范围之外，x 否则未定义，因此出现错误。

runST 的类型：

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

以类似的方式工作：局部量化类型变量s的范围是类型ST s a（runST的参数类型) - 如果 s 出现在结果的类型中，它也超出了它的范围并且也缺乏合理的定义，从而导致类型错误。

所以如果你：

有一个动作m :: ST s (STArray s a b)
而您无意中尝试提取来自 m 的可变数组：
```
  … (let arr = runST m in …) …
```

...s 的转义超出其范围：

forall s . ST s (STArray s a)

（及其由类型系统检测）停止 sharing of mutable state，这是一个众所周知的难以捉摸的错误来源，特别是在并行和并发的上下文中。

ST monad是如何工作的？

3 个答案: