haskell - 使用索引容器中的返回值缩放 StateT

Question

我无法找出缩放效果(例如 StateT)的最简洁方法，该效果将值返回到矢量或 map 等索引容器中。

例如，假设我有一些纸牌游戏的结构:

data Card = Card
    { cardValue :: Int
    } deriving (Show, Eq)
makeFields ''Card

data Player = Player
    { playerCards :: [Card]
    } deriving (Show, Eq)
makeFields ''Player

data Game = Game
    { gamePlayers :: M.Map Int Player
    } deriving (Show, Eq)
makeFields ''Game

data Action = GiveCard Card | DoNothing

还有一个使用 StateT 效果处理玩家在回合中移动的函数:

playerAction :: (MonadIO m) => StateT Player m Action
playerAction = do
    cards' <- use cards
    case cards' of
        (c:rest) -> GiveCard c <$ (cards .= rest)
        _        -> return DoNothing

我想要做的是在游戏中的玩家内部建立索引并将此 StateT 应用于该玩家。看起来像这样的东西:

gameAction :: (MonadIO m) => Int -> StateT Game m ()
gameAction i = do
    Just action <- zoom (players . at i . mapJust) playerAction
    case action of
        GiveCard c -> liftIO $ print c
        DoNothing  -> liftIO $ putStrLn "Doing nothing"

在遍历中添加 _Just 或将 at i 替换为 ix i 会导致以下编译错误:

    • Could not deduce (Monoid Action) arising from a use of ‘_Just’
      from the context: MonadIO m
        bound by the type signature for:
                   gameAction :: forall (m :: * -> *).
                                 MonadIO m =>
                                 Int -> StateT Game m ()
        at src/MainModule.hs:36:1-52
    • In the second argument of ‘(.)’, namely ‘_Just’
      In the second argument of ‘(.)’, namely ‘at i . _Just’
      In the first argument of ‘zoom’, namely ‘(players . at i . _Just)’
   |
38 |     action <- zoom (players . at i . _Just) playerAction
   |                                      ^^^^^

我可以将 non 与虚拟 Player 值一起使用，但如果索引不存在，那么它会在虚拟值上静默运行该函数，这不是我想要的:

emptyPlayer :: Player
emptyPlayer = Player []

gameAction :: (MonadIO m) => Int -> StateT Game m ()
gameAction i = do
    action <- zoom (players . at i . non emptyPlayer) playerAction
    case action of
        GiveCard c -> liftIO $ print c
        DoNothing  -> liftIO $ putStrLn "Doing nothing"

我可以通过preuse抓取播放器，修改它并设置修改后的值。调用执行此操作的函数非常冗长，因为它必须接受 runMonad 函数以及 getter 和 setter 透镜。

prezoom run get set m = do
    maybeS <- preuse get
    case maybeS of
        Just s -> do
            (r, s') <- lift $ run m s
            set .= s'
            return $ Just r
        Nothing -> return Nothing

gameAction :: (MonadIO m) => Int -> StateT Game m ()
gameAction i = do
    Just action <- prezoom runStateT (players . ix i) (players . ix i) playerAction
    case action of
        GiveCard c -> liftIO $ print c
        DoNothing  -> liftIO $ putStrLn "Doing nothing"

我不太喜欢上述放大索引容器的方法。有没有更简单、更干净的方法来做到这一点？

Answer 1

听起来您已经掌握了潜在的语义问题是什么，但为了清楚起见，让我重申一下。

at i 是容器中的一个Lens，它返回一个Maybe，因为该项目可能从容器中丢失(可能是索引)超出列表末尾)。将这样的 Lens 与像 _Just 这样的 Prism 组合起来，会将整个事情变成Traversal:

players . at i . _Just :: Traversal' Game Player

现在，zoom 可以与 Traversal 一起使用，但它需要一个 Monoid 作为有状态操作的返回值。来自 the docs :

When applied to a Traversal' over multiple values, the actions for each target are executed sequentially and the results are aggregated.

遍历可能会返回零个或多个结果，因此zoom将执行单子(monad)操作零次或多次，并填充mempty 作为默认值，并使用 mappend 组合多个结果。这些文档还具有以下用于 zoom 的专用类型签名，它演示了 Monoid 约束:

zoom :: (Monad m, Monoid c) => Traversal' s t -> StateT t m c -> StateT s m c

这就是为什么您的错误消息显示“无法推断 (Monoid Action)”:playerAction 返回 Action 和 zoom 需要一个 Monoid 来执行 Action，因为您给了它一个 Traversal。

因此解决方法是选择一个 Monoid 从有状态操作返回。我们知道遍历将命中一个或零个目标 - at i 永远不会返回多个结果 - 因此我们的 Monoid 的正确语义我们正在寻找的是“要么首先结果，要么失败”。 Monoid 是 First 。 (我们不需要担心丢弃额外的结果，因为不会有任何结果。)

action <- getFirst <$> zoom (players . at i . _Just) (fmap (First . Just) playerAction)
-- here action :: Maybe Action

(我在手机上，所以我还没有测试过这段代码!)您也许可以使用 ala 来清理一下。