在Haskell中存储多态回调

Question

提前，对于这个冗长的帖子，我们深表歉意。

我正在用Haskell编写一个事件驱动的应用程序，因此我需要存储几个回调函数以备将来使用。 我希望这样的回调是：

• 丰富 ：使用ReaderT ， ErrorT ， StateT而非裸IO ;
• 多态 ：类型(MonadIO m, MonadReader MyContext m, MonadState MyState m, MonadError MyError m) => m ()而不是ReaderT MyContext (StateT MyState (ErrorT MyError IO)))

为了简单起见，让我们忘记State和Error层。

我开始编写所有回调的记录，这些记录存储在MyContext ，类似于：

    data MyContext = MyContext { _callbacks :: Callbacks {- etc -} }

    -- In this example, 2 callbacks only
    data Callbacks = Callbacks {
        _callback1 :: IORef (m ()),
        _callback2 :: IORef (m ())}

主要问题是：将m的类型类约束放在哪里？ 我尝试了以下方法，但是没有编译：

• 我以为我可以用m参数化Callbacks ，例如：

   data (MonadIO m, MonadReader (MyContext m) m) => Callbacks m = Callbacks { _callback1 :: IORef (m ()), _callback2 :: IORef (m ())} 

  由于Callbacks是MyContext一部分，因此后者也必须参数化，并且会导致无限类型问题（ MonadReader (MyContext m) m ）。

• 然后，我想到了使用存在量词 ：

   data Callbacks = forall m . (MonadIO m, MonadReader MyContext m) => Callbacks { _callback1 :: IORef (m ()), _callback2 :: IORef (m ())} 

  在我编写在Callbacks中注册新回调的实际代码之前，它似乎工作正常：

   register :: (MonadIO m, MonadReader MyContext m) => m () -> m () register f = do (Callbacks { _callback1 = ref1 }) <- asks _callbacks -- Note the necessary use of pattern matching liftIO $ modifyIORef ref1 (const f) 

  但是我得到了以下错误（这里简化了）：

   Could not deduce (m ~ m1) from the context (MonadIO m, MonadReader MyContext m) bound by the type signature for register :: (MonadIO m, MonadReader MyContext m) => m () -> m () or from (MonadIO m1, MonadReader MyContext m1) bound by a pattern with constructor Callbacks :: forall (m :: * -> *). (MonadIO m, MonadReader MyContext m) => IORef (m ()) -> IORef (m ()) -> Callbacks, Expected type: m1 () Actual type: m () 

  我找不到解决方法。

如果有人能启发我，我将不胜感激。 如果有的话，设计这个的好方法是什么？

预先感谢您的评论。

[编辑]据我了解ysdx的答案，我尝试使用m参数化我的数据类型，而没有施加任何类型类约束，但是后来我无法使Callbacks成为Data.Default的实例； 写这样的事情：

instance (MonadIO m, MonadReader (MyContext m) m) => Default (Callbacks m) where
  def = Callbacks {
    _callback1 = {- something that makes explicit use of the Reader layer -},
    _callback2 = return ()}

...导致GHC投诉：

Variable occurs more often in a constraint than in the instance head
  in the constraint: MonadReader (MyContext m) m

它建议使用UndecidableInstances，但我听说这是一件很糟糕的事情，尽管我不知道为什么。 这是否意味着我必须放弃使用Data.Default ？

Answer 1

简单的适应（使事物编译）：

data MyContext m = MyContext { _callbacks :: Callbacks m }

data Callbacks m = Callbacks {
  _callback1 :: IORef (m ()),
  _callback2 :: IORef (m ())}

-- Needs FlexibleContexts:
register :: (MonadIO m, MonadReader (MyContext m) m) => m () -> m ()
register f = do
  (Callbacks { _callback1 = ref1 }) <- asks _callbacks
  liftIO $ modifyIORef ref1 (const f)

但是，需要-XFlexibleContexts。

您真的需要IORef吗？ 为什么不使用简单的状态monad？

import Control.Monad.State
import Control.Monad.Reader.Class
import Control.Monad.Trans

data Callbacks m = Callbacks {
  _callback1 :: m (),
  _callback2 :: m ()
  }

-- Create a "new" MonadTransformer layer (specialization of StateT):

class Monad m => MonadCallback m where
  getCallbacks :: m (Callbacks m)
  setCallbacks :: Callbacks m -> m ()

newtype CallbackT m a = CallbackT (StateT (Callbacks (CallbackT m) ) m a)

unwrap (CallbackT x) = x

instance Monad m => Monad (CallbackT m) where
  CallbackT x >>= f = CallbackT (x >>= f')
    where f' x = unwrap $ f x
  return a =  CallbackT $ return a
instance Monad m => MonadCallback (CallbackT m) where
  getCallbacks = CallbackT $ get
  setCallbacks c = CallbackT $ put c
instance MonadIO m => MonadIO (CallbackT m) where
  liftIO m = CallbackT $ liftIO m
instance MonadTrans (CallbackT) where
  lift m = CallbackT $ lift m
-- TODO, add other instances

-- Helpers:

getCallback1 = do
  c <- getCallbacks
  return $ _callback1 c

-- This is you "register" function:
setCallback1 :: (Monad m, MonadCallback m) => m () -> m ()
setCallback1 f = do
  callbacks <- getCallbacks
  setCallbacks $ callbacks { _callback1 = f }   

-- Test:

test :: CallbackT IO ()
test = do
  c <- getCallbacks
  _callback1 c
  _callback2 c

main = runCallbackT test s
  where s = Callbacks { _callback1 = lift $ print "a" (), _callback2 = lift $ print "b" }

即使没有MonadIO，此代码也可以使用。

定义“默认”似乎可以正常工作：

instance (MonadIO m, MonadCallback m) => Default (Callbacks m) where
def = Callbacks {
  _callback1 = getCallbacks >>= \c -> setCallbacks $ c { _callback2 = _callback1 c },
  _callback2 = return ()}