更严格的状态单子

Question

严格的状态 monad 是这样定义的：

m >>= k = State $ \s ->
  case runState m s of
    (a, s') -> runState (k a) s'

但这仍然会泄漏内存，因为 a 和 s' 未被评估。例如，我们可能有一个函数f，它将一个大对象作为输入并快速返回(a, s')，但只要a 未计算，f 的输入就不能被GC'ed。

一种可能的解决方案是让f 返回seq a (a, s')，但如果我们使用MonadRandom 之类的东西，并且状态与f 隔离开来，这并不总是可行的。是否有这样定义的版本：

m >>= k = State $ \s ->
  case runState m s of
    (!a, !s') -> runState (k a) s'

这是否已经存在于任何地方的图书馆中？

Answer 1

根据单子恒等律，

return a >>= const b = const b a = b

因此，特别是，

return undefined >>= const b = b

如果>>= 操作的结果值是严格的，那就违反了这个规律，所以你不应该这样做。

假设您改为这样做：

m >>= k = State $ \s ->
  case runState m s of
    (a, !s') -> runState (k a) s'

现在我们面临另一个身份法则：

m >>= return = m

例如，

return a >>= return = return a

所以如果return a >>= return在状态中是严格的，那么我们在状态中也必须有return a严格！所以我们也需要重新定义return：

return a = State $ \ !s -> (a, s)

请注意，您实际上并不需要执行任何这些操作；如果你愿意，你可以使用通常的严格状态单子，并写出类似

!_ <- get

在你想要强制状态的地方。你甚至可以编写一个动作来做到这一点：

forceState :: Monad m => StateT s m ()
forceState = get >>= \ !_ -> return ()

编辑

即使这个定义对我来说也有点奇怪；我希望 lambda 强制状态，而不是 case。我不确定不这样做是否会导致某种损坏，但如果确实如此，我也不会感到惊讶。