我正在考虑使用 Haskell 的类型系统在程序中强制执行模块化的方法。例如，如果我有一个 Web 应用程序，我很好奇是否有办法将所有数据库代码与 CGI 代码、文件系统代码与纯代码分开。
例如，我正在设想一个 DB monad，所以我可以编写如下函数：
countOfUsers :: DB Int
countOfUsers = select "count(*) from users"
我希望不可能使用 DB monad 支持的副作用之外的副作用。我正在描绘一个更高级别的 monad，它仅限于直接 URL 处理程序，并且能够组合对 DB monad 和 IO monad 的调用。
这可能吗？这是明智的吗？
更新：我最终用 Scala 而不是 Haskell 实现了这一点：http://moreindirection.blogspot.com/2011/08/implicit-environment-pattern.html
【问题讨论】：
标签： haskell types type-systems
我正在设想一个更高级别的 monad，它仅限于直接 URL 处理程序，并且能够组合对 DB monad 和 IO monad 的调用。
您当然可以实现这一点，并获得关于组件分离的非常强大的静态保证。
最简单的，你想要一个受限的 IO monad。使用类似“污染”的技术，您可以创建一组提升到简单包装器的 IO 操作，然后使用模块系统隐藏类型的底层构造函数。
通过这种方式，您将只能在 CGI 上下文中运行 CGI 代码，而在 DB 上下文中运行 DB 代码。关于 Hackage 的例子很多。
另一种方法是为动作构造一个解释器，然后使用数据构造函数来描述您希望的每个原始操作。这些操作仍应形成一个 monad，并且您可以使用 do-notation，但您将构建一个描述要运行的操作的数据结构，然后您通过解释器以受控方式执行。
在典型情况下，这可能会为您提供比您需要的更多的自省，但该方法确实使您能够在执行用户代码之前充分检查它。
【讨论】：
我认为除了 Don Stewart 提到的两个方法之外，还有第三种方法，甚至可能更简单：
class Monad m => MonadDB m where
someDBop1 :: String -> m ()
someDBop2 :: String -> m [String]
class Monad m => MonadCGI m where
someCGIop1 :: ...
someCGIop2 :: ...
functionWithOnlyDBEffects :: MonadDB m => Foo -> Bar -> m ()
functionWithOnlyDBEffects = ...
functionWithDBandCGIEffects :: (MonadDB m, MonadCGI m) => Baz -> Quux -> m ()
functionWithDBandCGIEffects = ...
instance MonadDB IO where
someDBop1 = ...
someDBop2 = ...
instance MonadCGI IO where
someCGIop1 = ...
someCGIop2 = ...
这个想法非常简单，您为要分离的各种操作子集定义类型类，然后使用它们参数化您的函数。即使您创建类实例的唯一具体 monad 是 IO，在任何 MonadDB 上参数化的函数仍然只允许使用 MonadDB 操作（以及从它们构建的操作），因此您可以获得所需的结果。并且在 IO monad 中的“可以做任何事情”的功能中，可以无缝地使用 MonadDB 和 MonadCGI 操作，因为 IO 是一个实例。
（当然，如果您愿意，可以定义其他实例。通过各种 monad 转换器提升操作的方法很简单，我认为实际上没有什么能阻止您为Don Stewart 提到的“包装器”和“解释器”单子，从而结合了这些方法——尽管我不确定你是否有理由想要这样做。）
【讨论】：
感谢您提出这个问题！
我在客户端/服务器 Web 框架上做了一些工作，该框架使用 monad 来区分不同的执行环境。显而易见的是 client-side 和 server-side，但它也允许您编写 both-side 代码（可以在两者上运行客户端和服务器，因为它不包含任何特殊功能）以及用于在客户端编写非阻塞代码的异步客户端（本质上是客户端的延续单子） .这听起来与您区分 CGI 代码和 DB 代码的想法非常相关。
以下是关于我的项目的一些资源：
我认为这是一种有趣的方法，它可以为您提供有关代码的有趣保证。不过有一些棘手的问题。如果你有一个接受int 并返回int 的服务器端函数，那么这个函数的类型应该是什么？在我的项目中，我使用了int -> int server（但也可以使用server (int -> int)。
如果您有几个这样的函数，那么组合它们就不是那么简单了。不用写goo (foo (bar 1))，你需要写如下代码：
do b <- bar 1
f <- foo b
return goo f
你可以使用一些组合器来写同样的东西，但我的观点是组合不太优雅。
【讨论】：
import Control.Monad; (goo <=< foo <=< bar) 1 ... 是的，它不是那么干净，但仍然没有太太糟糕。
o.Bar().Foo().Goo()，并且无法使用组合符来做到这一点。在 Haskell 中使用 <=< 看起来不错，但仍然不完美。