Haskell：为什么 Maybe 和 Either 类型在用作 Monad 时表现不同？

Question

我正试图了解 Haskell 中的错误处理。我找到了文章“8 ways to report errors in Haskell”，但我很困惑为什么 Maybe 和 Either 的行为不同。

例如：

import Control.Monad.Error

myDiv :: (Monad m) => Float -> Float -> m Float
myDiv x 0 = fail "My divison by zero"
myDiv x y = return (x / y)

testMyDiv1 :: Float -> Float -> String
testMyDiv1 x y =
    case myDiv x y of
        Left e  -> e
        Right r -> show r

testMyDiv2 :: Float -> Float -> String
testMyDiv2 x y =
    case myDiv x y of
        Nothing -> "An error"
        Just r  -> show r

调用testMyDiv2 1 0 得到"An error" 的结果，但调用testMyDiv1 1 0 得到：

"*** Exception: My divison by zero

（请注意缺少右引号，表明这不是字符串而是异常）。

什么给了？

Answer 1

简短的回答是，Haskell 中的 Monad 类将 fail 操作添加到 monads 的原始数学思想中，这使得如何将 Either 类型变成（Haskell）Monad 有点争议，因为有有很多方法可以做到这一点。

有几种不同的实现方式可以做不同的事情。我知道的 3 种基本方法是：

• fail = Left。这似乎是大多数人所期望的，但实际上不能在严格的 Haskell 98 中完成。该实例必须声明为 instance Monad (Either String)，这在 H98 下是不合法的，因为它提到了 @ 之一的特定类型987654325@s 参数（在 GHC 中，FlexibleInstances 扩展会导致编译器接受它）。
• 忽略fail，使用只调用error的默认实现。这就是您的示例中发生的情况。此版本的优点是兼容 H98，但缺点是对用户来说相当令人惊讶（惊喜出现在运行时）。
• fail 实现调用一些其他类将字符串转换为任何类型。这是在 MTL 的 Control.Monad.Error 模块中完成的，该模块声明了 instance Error e => Monad (Either e)。在这个实现中，fail msg = Left (strMsg msg)。这又是合法的 H98，并且偶尔也会让用户感到惊讶，因为它引入了另一种类型类。不过，与上一个示例相比，惊喜出现在编译时。

Answer 2

我猜你正在使用monads-fd。

$ ghci t.hs -hide-package mtl
*Main Data.List> testMyDiv1 1 0
"*** Exception: My divison by zero
*Main Data.List> :i Either
...
instance Monad (Either e) -- Defined in Control.Monad.Trans.Error
...

查看transformers 包，这是monads-fd 获取实例的地方，我们看到：

instance Monad (Either e) where
    return        = Right
    Left  l >>= _ = Left l
    Right r >>= k = k r

所以，没有任何关于“失败”的定义。一般来说，不鼓励使用 fail，因为它并不总是能保证在 monad 中完全失败（许多人希望看到 fail 从 Monad 类中删除）。

编辑：我应该补充一点，当然不清楚 fail 是否打算保留为默认的 error 调用。 ping haskell-cafe 或维护者可能是值得的。

EDIT2：mtl 实例一直是moved to base，这一举措包括删除fail = Left 的定义并讨论为何做出该决定。据推测，他们希望人们在 monad 失败时更多地使用 ErrorT，因此将 fail 保留用于更灾难性的情况，例如错误的模式匹配（例如：Just x <- e where e -->* m Nothing）。