haskell - 限制效果，例如 `Freer` ，使用 MTL 样式

Question

动机:能够像我们在 Free/Freer 风格中那样控制 MTL 中的效果。

这个例子可能有点做作——想象一个有一些基本操作的程序(GHC 8.2 使用 freer-simple)，

#!/usr/bin/env stack
-- stack --resolver lts-10.2 --install-ghc runghc --package freer-simple
{-# LANGUAGE GADTs #-}
{-# LANGUAGE FlexibleContexts #-}
{-# LANGUAGE DataKinds #-}
{-# LANGUAGE LambdaCase #-}
import Control.Monad.Freer

data Effect next where
  ReadFilename :: String -> Effect String
  WriteOutput :: Show a => a -> Effect ()
  Computation :: Int -> Int -> Effect Int

readFilename :: Member Effect effs => String -> Eff effs String
readFilename = send . ReadFilename

writeOutput :: (Member Effect effs, Show a) => a -> Eff effs ()
writeOutput = send . WriteOutput

computation :: Member Effect effs => Int -> Int -> Eff effs Int
computation i1 i2 = send $ Computation i1 i2

有了这个，我们可以模拟一个程序来做一些简单的操作，读取文件并输出它，进行计算并输出它，

program :: Eff '[Effect, IO] ()
program = do
 contents <- readFilename "test.txt"
 writeOutput contents
 result <- computation 12 22
 writeOutput result

然后我们可以实现我们的解释器，这将由我们决定如何运行代码。我们的第一个解释器将放在客户端，并在本地运行 IO 指令，并将纯指令发送到服务器进行计算，

runClientEffect :: Eff '[Effect, IO] a -> IO a
runClientEffect = runM . interpretM (\case
  ReadFilename filename -> readFile filename
  WriteOutput s -> print s
  Computation i1 i2 -> do
    print "Imagine the networking happening here"
    pure $ i1 + i2)

我们现在可以跳过服务器端。

这有希望展示的是一个接口(interface)，它依赖于某些方面是纯粹的，因此能够发送到服务器，而其他方面是不纯粹的，并在本地运行。

我纠结的是如何以 MTL 风格做到这一点，即如何限制可以在 monad 操作中完成的 IO 的数量。

如果问题太模糊，请告诉我!

Answer 1

这很简单。

import Control.Monad.IO.Class

我们定义了一个抽象 monad 本身的 EffectMonad 类型类，而不是代表我们 DSL 语法的 Effect 数据类型。

class Monad m => EffectMonad m where
  readFilename :: String -> m String
  writeOutput :: Show a => a -> m ()
  computation :: Int -> Int -> m Int

程序是相同的(直到类型签名)。

program :: EffectMonad m => m ()
program = do
  contents <- readFilename "test.txt"
  writeOutput contents
  result <- computation 12 22
  writeOutput result

解释器作为实例给出(如果您使用转换器对效果进行分层，这就是我们遇到 O(n*m) 实例问题的地方)。

instance EffectMonad IO where
  readFilename filename = readFile filename
  writeOutput s = print s
  computation i1 i2 = do
    print "Imagine the networking happening here"
    pure $ i1 + i2

然后运行程序只是用正确的类型实例化它。

main :: IO ()
main = program