为什么这段代码需要 Monad 约束？答案

【问题标题】：Why does this code require the Monad constraint?为什么这段代码需要 Monad 约束？
【发布时间】：2014-08-29 10:21:57
【问题描述】：

在使用 monad 转换器构建 monad 堆栈以编写库时，我遇到了一个关于它的行为的问题。

以下代码不会通过类型检查器：

{-# LANGUAGE GeneralizedNewtypeDeriving #-}
module Foo (FooM, runFooM, foo) where

import Control.Applicative
import Control.Monad.Reader

newtype FooM m a = FooM { runFooM :: ReaderT Int m a }
  deriving (Functor, Applicative, Monad, MonadReader Int)

foo :: FooM m Int
foo = do
  x <- ask
  return x

错误是：

$ ghc foo.hs
[1 of 1] Compiling Foo              ( foo.hs, foo.o )

foo.hs:12:3:
    No instance for (Monad m) arising from a do statement
    Possible fix:
      add (Monad m) to the context of
        the type signature for foo :: FooM m Int
    In a stmt of a 'do' block: x <- ask
    In the expression:
      do { x <- ask;
           return x }
    In an equation for ‘foo’:
        foo
          = do { x <- ask;
                 return x }

正如 GHC 建议的那样，修复很简单，只需将 Monad 约束添加到 foo 函数即可：

foo :: Monad m => FooM m Int
foo = do
  x <- ask
  return x

但在这里，foo 函数只有 asks 的 FooM 值来赋予其 Int 值，并且它已经是（自动派生的）MonadReader 实例。所以我认为Monad 约束不需要m。

我猜这与 monad 转换器的实现有关（我使用 mlt==2.2.1），但我无法弄清楚确切的原因。不过，我可能会错过一些明显的东西。你能解释一下为什么这没有通过检查器吗？

谢谢。

【问题讨论】：

标签： haskell

【解决方案1】：

这是因为ReaderT 的Monad 实例被定义为

instance Monad m => Monad (ReaderT r m)

即仅当内部 rm 是 Monad 的实例时，类型 ReaderT r m 才是 Monad 的实例。这就是为什么在使用 ReaderT 的 Monad 实例（您的 FooM 类型通过派生机制使用该实例）时，您不能拥有不受约束的 m。

【讨论】：

啊！这是我错过的答案。非常感谢！

【解决方案2】：

returns type 是 Monad m => a -> m a，因此需要约束。

【讨论】：

【解决方案3】：

根据 monad 法则，foo ≡ ask，它确实可以在没有 Monad 约束的情况下工作。但是如果你不要求Monad，那么GHC很难根据这些规律进行简化，不是吗？当然不是 before 类型检查代码。你写的是语法糖

foo = ask >>= \x -> return x

这需要(>>=) :: Monad (FooM m) => FooM m Int -> (Int->FooM m Int) -> FooM m Int 和return :: Monad (FooM m) => Int->FooM m Int。

同样，>>= return 对于正确的 monad 没有任何作用，但对于非 monad，它甚至没有定义，因此不能被忽略。

【讨论】：