haskell - 将 ST monad 重新打扮成类似于 State monad 的东西

Question

场景如下:Given 是一个 C 库，其核心是一些结构，其上的操作由大量 C 函数提供。

第一步:使用 Haskell 的 FFI创建一个包装器。它具有 myCLibInit :: IO MyCLibObj 等功能, myCLibOp1 :: MyCLibObj -> ... -> IO () ， 等等。 MyCLibObj是一个不透明类型，带有(并隐藏)一个 Ptr或 ForeignPtr到实际的 C 结构，例如，如 wiki 中所示或在 RWH ch. 17 .

第二步:使用 unsafeIOToST来自 Control.Monad.ST.Unsafe 转换所有 IO行动到 ST 行动。这是通过引入类似的东西来完成的

 data STMyCLib s = STMyCLib MyCLibObj

然后包装所有 IO ST 中的函数函数，例如:

myCLibInit' :: ST s (STMyCLib s)
myCLibInit' = unsafeIOToST $ STMyCLib <$> myCLibInit

这允许编写反射(reflect)使用类似 OO 的 C 库的命令式程序，例如:

doSomething :: ST s Bool
doSomething = do
    obj1 <- myCLibInit'
    success1 <- myCLibOp1' obj1 "some-other-input"
    ...
    obj2 <- myCLibInit'
    result <- myCLibOp2' obj2 42
    ...
    return True   -- or False

main :: IO ()
main = do
    ...
    let success = runST doSomething
    ...

第三步:通常在多个 MyCLibObj 上混合操作是没有意义的。在一个做 block 。例如，当 C 结构是(或应该被认为是)单例实例时。在 doSomething 中做类似的事情以上要么是 absurd 的，要么是完全禁止的(例如，当 C 结构是 static 时)。在这种情况下，语言类似于 State 之一monad 是必要的:

doSomething :: ResultType
doSomething =  withMyCLibInstance $ do
    success <- myCLibOp1'' "some-other-input"
    result <- myCLibOp2'' 42
    ...
    return result

在哪里

withMyCLibInstance :: Q a -> a

这导致了 问题 : ST s a怎么可能monad 被重新打扮成更类似于 State 的东西单子(monad)。由于 withMyCLibInstance将使用 runST函数新的 monad，我们称之为 Q (对于“问题”)，应该是

newtype Q a = Q (forall s. ST s a)

这对我来说看起来很奇怪。我已经在努力实现 Functor Q 的实例，更不用说 Applicative和 Monad . ST s 实际上已经是一个 monad，但是状态 s不能逃避 ST monad，因此 forall s. ST s a .这是摆脱 s 的唯一方法因为 runST :: (forall s. ST s a) -> a , 和 withMyCLibInstance只是一个 myCLibInit'后跟 runST .但不知何故，这不合适。

处理第 3 步的正确方法是什么？我应该执行第 2 步，还是滚动我的 Q就在第 1 步之后？我的感觉是这应该很简单。 ST monad 拥有我所需要的一切， Q只需要以正确的方式设置...

更新 1:步骤 3 中的单例和静态结构示例不是很好。如果两个这样的 do block 并行执行，可能会发生非常糟糕的事情，即两个 do block 将并行处理同一个 C 结构。

Answer 1

您可以使用阅读器效果访问单例，仅在 run 中实例化它。功能:

newtype MyCLibST s a = MyCLibST { unMyCLibST :: ReaderT (STMyCLib s) (ST s) a }

runMyCLibST :: (forall s. MyCLibST s a) -> a
runMyCLibST m = runST (myCLibInit >>= runReaderT (unMyCLibST m))

-- Wrap the API with this.
unsafeMkMyCLibST :: (MyCLibObj -> IO a) -> MyCLibST s a

s应该作为 MyCLibST 的参数出现如果您想继续访问其他 ST可变引用和数组等功能。