haskell - 如何在 Haskell 中以隐藏的方式初始化状态(就像 PRNG 一样)？

Question

我浏览了一些关于 State monad 的教程，我想我明白了。

例如，如 this nice tutorial :

import Data.Word

type LCGState = Word32

lcg :: LCGState -> (Integer, LCGState)
lcg s0 = (output, s1) 
  where s1 = 1103515245 * s0 + 12345
        output = fromIntegral s1 * 2^16 `div` 2^32


getRandom :: State LCGState Integer
getRandom = get >>= \s0 -> let (x,s1) = lcg s0
                           in put s1 >> return x

好的，所以我可以使用 getRandom:

*Main> runState getRandom 0
(0,12345)
*Main> runState getRandom 0
(0,12345)
*Main> runState getRandom 1              
(16838,1103527590)

但是每次调用时我仍然需要将种子传递给 PRNG。我知道
Haskell 实现中可用的 PRNG 不需要:

Prelude> :module Random
Prelude Random> randomRIO (1,6 :: Int)
(...) -- GHC prints some stuff here
6
Prelude Random> randomRIO (1,6 :: Int)
1

所以我可能误解了 State monad，因为我在大多数教程中都能看到
似乎不是“持久”状态，而只是线程状态的一种便捷方式。

所以......我怎样才能拥有自动初始化的状态(可能来自一些
使用时间和其他不太可预测的数据的函数)，例如 Random 模块
做？

非常感谢!

Answer 1

randomRIO使用 IO单子(monad)。这似乎在解释器中工作得很好，因为解释器也可以在 IO 中工作。单子(monad)。这就是您在示例中看到的内容；你实际上不能在代码的顶层做到这一点——你必须像所有的单子(monad)一样把它放在一个 do-expression 中。

在一般代码中，您应该避免使用 IO monad，因为一旦您的代码使用 IO monad，它就永远与外部状态相关联——您无法摆脱它(即，如果您有使用 IO monad 的代码，任何代码调用它也必须使用 IO monad；没有安全的方法可以“摆脱”它)。所以IO monad 应该只用于诸如访问外部环境之类的事情，这是绝对需要的事情。

对于像本地独立状态这样的事情，你不应该使用 IO monad。您可以使用 State如您所提到的 monad，或者您可以使用 ST单子(monad)。 ST monad 包含许多与 IO monad 相同的特性；即有 STRef可变单元格，类似于 IORef .和 IO 相比，ST 的好处是当你完成后，你可以调用 runST在 ST monad 上从 monad 中获取计算结果，这是 IO 无法做到的。

至于“隐藏”状态，这只是 Haskell for monads 中 do 表达式语法的一部分。如果您认为需要显式传递状态，那么您没有正确使用 monad 语法。

这是在 IO Monad 中使用 IORef 的代码:

import Data.IORef
foo :: IO Int -- this is stuck in the IO monad forever
foo = do x <- newIORef 1
         modifyIORef x (+ 2)
         readIORef x
-- foo is an IO computation that returns 3

这是使用 ST monad 的代码:

import Control.Monad.ST
import Data.STRef
bar :: Int
bar = runST (do x <- newSTRef 1
                modifySTRef x (+ 2)
                readSTRef x)
-- bar == 3

代码的简单性本质上是一样的；除了在后一种情况下，我们可以从 monad 中获取值，而在前一种情况下，我们不能不将其放入另一个 IO 计算中。