对 IEnumerable<T> 以外的类型（monad？）进行操作的 LINQ 查询表达式——可能的用途？答案

【问题标题】：LINQ query expressions that operate on types (monads?) other than IEnumerable<T> -- Possible uses?对 IEnumerable<T> 以外的类型（monad？）进行操作的 LINQ 查询表达式——可能的用途？
【发布时间】：2011-02-27 17:23:42
【问题描述】：

我正在阅读 Real-world functional programming by Tomas Petricek and Jon Skeet 的书，我很难消化关于计算表达式的部分¹⁾（又名 monads）。

通过这本书，我了解到——与我之前的经验相反——LINQ 查询表达式不限于IEnumerable<T>，还可以用于其他自定义类型。 这看起来很有趣对我来说，我想知道是否存在查询表达式语法 (from x in ... select ...) 非常适合的场景。

一些背景信息：

显然，这种自定义类型被称为计算类型，它们被描述为与monads in Haskell 本质上相同的东西。我一直无法理解 monad 到底是什么，但根据书上的说法，它们是通过称为 bind 和 return 的两个操作来定义的。

在函数式编程中，这两个操作的类型签名将是（我认为）：

//    Bind      :    M<A'> -> (A' -> B') -> M<B'>
//
//    Return    :    A' -> M<A'>

其中M 是一元类型的名称。

在 C# 中，这对应于：

Func< M<A>, Func<A,B>, M<B> >   Bind;

Func< A, M<A> >                 Return;

事实证明，LINQ 的Enumerable.Select（投影运算符）与M := IEnumerable 的绑定操作具有完全相同的签名。

我的自定义 LINQ 计算类型：

利用这些知识，我现在可以编写自定义计算类型 not IEnumerable:

// my custom computation type:
class Wrapped<A>
{
    // this corresponds to the Return operation:
    public Wrapped(A value)
    {
        this.Value = value;
    }

    public readonly A Value;
}

static class Wrapped
{
    // this corresponds to the Bind operation:
    public static Wrapped<B> Select<A, B>(this Wrapped<A> x, Func<A,B> selector)
    {
        return new Wrapped<B>(selector(x.Value));
    }
}

现在我可以在 LINQ 查询表达式中使用Wrapped<T>，例如：

Wrapped<int> wrapped = new Wrapped<int>(41);

Wrapped<int> answer  = from x in wrapped   // works on int values instead 
                       select x + 1;       // of Wrapped<int> values!

当然，这个例子不是很有用，但它演示了如何查询表达式可以做其他事情而不是使用集合，例如用某种类型包装和展开值。

问题：

上面的计算类型似乎不是很有用。因此我想知道，利用 LINQ 查询表达式还有哪些其他合理的用途（除了处理集合）？

¹⁾ 第 12.4 节：“引入替代工作流程”，从第 334 页开始。

【问题讨论】：

顺便说一句，这个问题应该是社区维基吗？
刚刚在 monads 上找到了另一个答案（由 Eric Lippert 撰写），我觉得非常有用：stackoverflow.com/questions/2704652#2704795
顺便说一句：这里的“绑定”类型错误：这是 Haskell 中 fmap 的签名，或者只是列表中的 map，这确实是 Select() 所做的。更有趣的一元绑定是Func<M<A>, Func<A,M<B>>, M<B>>。这是列表上的concatMap，或者等效地是IEnumerable 上的SelectMany()。你写的 identity monad 仍然不会做任何有趣的事情，但是在一个更有趣的 monad 中，所有有趣的事情都会发生在 SelectMany 中。试试 Maybe monad —— 那是“一个包装的值或一个空对象”。
@camccann: 感谢您指出正确的类型签名。实际上，在发布后不久我就想到我弄错了Bind。 -- 我确实实现了Maybe monad btw.，并且惊叹于您如何在 LINQ 查询表达式中获得条件评估/执行之类的东西（取决于Maybe 值是否包含值）。但这是唯一一个或多或少适合 LINQ 并做一些明智的事情的有趣 monad。你知道更多与from..in..where..let..select LINQ 语法完美结合的 monad 吗？

标签： c# linq ienumerable monads computation-expression

【解决方案1】：

想法：

PushLINQ（我和 Jon） - 将 LINQ 反转为推送模型（而不是 IEnumerable<T> 拉取模型）
反应式框架/反应式扩展 - 另一个非常不同的事件模型，结合了 LINQ 语法
我使用 LINQ 查询语法编写了一个线程 API (ab)；我不是 100% 相信它，所以放弃了它——但它很有趣；使用from (SelectMany) 等来挑选分支/合并点完全与枚举无关

【讨论】：

【解决方案2】：

虽然我不喜欢这样做（因为感觉有点像作弊），但我想这次我必须回答我自己的问题。

我对此进行了更多思考。我的问题有点幼稚。它归结为 LINQ 查询表达式（例如 from…in…where…select…）以及 foreach 是其他更基本语法之上的语法糖。

foreach 适用于任何实现 IEnumerator<T> GetEnumerator() 方法的东西。 IEnumerable<T> 恰好满足了这个条件。
同样，LINQ 查询表达式是根据一些定义明确的规则进行翻译的，例如from x in xs where x > 0 select -x 变为 xs.Where(x => x > 0).Select(x => -x)。只要某些类型实现了部分或全部查询运算符方法，该类型就可以与 LINQ 一起用于几乎任何目的。

我剩下的问题是，除了处理集合之外，LINQ 可以实际用于什么；我认为答案将是“其他很少”，因为 LINQ 查询表达式的结构非常严格。你总是需要from…in 部分。似乎也总是需要select…。如果生成的表达式的“语言”不适合特定的潜在场景，那么任何其他关键字（let、orderby、groupby 等）都不会改善这种情况。 LINQ 在设计时非常明确地考虑了一个目标，即查询数据，而由此产生的语法实际上对 LINQ 的限制可能超出了必要的范围。

我已经将 LINQ 的可能性与 F# 计算表达式的可能性进行比较，而不是用于查询数据的可能性，并且它们似乎更灵活，因为没有那么多必需的关键字。这往往使它们适用于更多场景。

【讨论】：

回答你自己的问题还不错，一点也不……反正你也得不到任何代表，所以它只是为别人提供好的信息。而且你确实给了人们大量的时间来回答它 - 然后更多！

【解决方案3】：

LinqToTwitter 以一种不同寻常的方式使用 LINQ。从逻辑上讲，'from' 子句中的内容不是可枚举类型。看看源代码:)

【讨论】：

【解决方案4】：

它很有用的原因与 monad 在 Haskell 中有用的原因相同。例如，实现Either<TLeft, TRight> 类型并为其提供查询理解实现是非常有可能的。这可用于编写更多功能代码，您可以在用例中编写操作，并内置错误处理和日志记录等。基本上，看看 Haskell 之类的语言（或 F# 更贴近家庭的东西），感受一下在实际代码中如何使用 monad。

现在，问题当然是这可能不是非常惯用的 C# 代码，即使它可以工作且可维护等等。重要的是不要与语言抗争，不要编写只有你能理解的代码。至少，您的团队应该“参与其中”。

【讨论】：