ST monad是如何工作的？

Question

我知道ST monad就像是IO的小弟弟，而后者又是添加了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让我感到困惑。

以ST s (STArray sab)为例。 那里s工作怎么样？ 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中的状态那样被引用（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

在s保持内部的物体ST单子泄露到外面ST单子。

-- 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具有签名：

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

这意味着您正在运行的计算中的s必须没有约束。 所以，当你试图评估a ：

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

结果将具有类型STRef s Int ，这是错误的，因为s在runST已经“逃逸”在forall runST 。 类型变量总是必须出现在forall的内部，而Haskell允许在任何地方使用隐式的forall量词。 根本没有规则允许你有意义地找出a的返回类型。

与又如forall ：为了清楚地说明为什么你不能让事情逃脱forall ，这里是一个简单的例子：

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，因为它将返回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，如果你没有s类型参数，那么一切都会打字就好了，即使代码显然很伪造。

ST实际上是如何工作的：实现方面， ST monad实际上与IO monad相同，但界面略有不同。 当你使用ST monad时，你实际上得到了unsafePerformIO或等效的幕后。 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只是一个黑客，它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。 （它是一种所谓的幻像类型 ，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。）