写一个Monad Transformer，真的需要这么多硬编码的实例吗

Question

我是一个长期使用 monad 转换器的用户，第一次写 monad 转换器……我觉得我做了一些不必要的事情。

我们正在开发一个包含多个 DB 表的项目，并且将集合硬编码到不同的 monad 堆栈变得笨拙，因此我们决定将其分解为不同的可插拔 monad 转换器，以便我们在函数类型级别进行选择, 像这样

doSomething::(HasUserTable m, HasProductTable m)=>Int->m String

（HasXTable 是类，XTableT 是具体的 monad 转换器）。这些单独的 monad 转换器可以以完全模块化的方式插入或移除，并且可以存储 DB 句柄、需要 ResourceT 等......

我的第一次尝试是围绕 ReaderT，它将用于保存 DB 句柄。很明显，这是行不通的，因为 ReaderT（和 StateT 等）如果不使用硬编码的“提升”链就无法堆叠，从而破坏了堆叠元素的可插拔模块化。

唯一的解决方案似乎是编写完全独立的 ReaderT monad 副本，每个副本都允许在较低级别访问其他副本。这行得通，但解决方案充满了样板代码，像这样

class HasUserTable m where
    getUser::String->m User

newtype UserTableT m r = UserTableT{runUserTableT::String->m r}

--Standard monad instance stuff, biolerplate copy of ReaderT
instance Functor m=>Functor (UserTableT m) where....
instance Applicative m=>Applicative (UserTableT m) where....
instance Monad m=>Monad (UserTableT m) where....
instance Monad m=>HasUserTable (UserTableT m) where....

--Gotta hardcode passthrough rules to every other monad transformer
--in the world, mostly using "lift"....
instance MonadTrans BlockCacheT where....
instance (HasUserTable m, Monad m)=>HasUserTable (StateT a m)....
instance (HasUserTable m, Monad m)=>HasUserTable (ResourceT m)....
.... etc for all other monad transformers

--Similarly, need to hardcode passthrough rules for all other monads
--through the newly created one
instance MonadResource m=>MonadResource (UserTableT m) where....
instance MonadState a m=>MonadState a (UserTableT m) where....
instance (MonadBaseControl IO m) => MonadBaseControl IO (UserTableT m)....
.... etc for all other monad transformers

更糟糕的是，我们需要为我们添加的每个新的 monad 转换器添加更多的传递规则（即，我们添加的每个新表都需要传递所有其他表 monad 转换器，所以我们需要 n^2 个实例声明！）

有没有更简洁的方法来做到这一点？

Answer 1

是的，这就是 monad 转换器的问题之一：当您添加一个新转换器时，您必须编写越来越多的样板实例。每次都是 n 个实例，总共 O(n^2) 个实例。例如，您可以观察到此缩放问题in the mtl source code。 Monad 转换器不易扩展。

现在，我们每天使用的大部分 monad 可以表示为 mtl 提供的转换器的某种组合，这意味着其他人已经完成了编写所有这些无聊实例的工作。但是这些转换器肯定不会涵盖每一个 monad，而且当你需要编写自己的monad 时，你会被咬。

这就是为什么一直在努力设计新方法来实现打字效果的原因。 Haskell 中的一个很好的例子是 Kiselyov 等人的 extensible-effects library，它采用基于 free monads 的代数方法来实现类型化。该库的设计在两篇文章中进行了描述：An Alternative to Monad Transformers，花一些时间描述mtl 方法的问题，以及More Extensible Effects，描述该库的更新和优化实现。

如果您想了解安全和可扩展效果类型的应用范围，请参阅 Edwin Brady 的 effects library 了解 Idris 语言。有很多资源可以解释effects：tutorial、原始Programming and Reasoning with Algebraic Effects 文章和Resource-dependent Algebraic Effects 描述effects 的一些新功能。这个列表中可能还有一些我忘记的资源。