关于c＃3.0：帮助C＃开发人员理解：什么是monad？


Help a C# developer understand: What is a monad?

最近有很多关于单子的讨论。我读过几篇文章/博客文章，但我无法用它们的例子来充分理解这个概念。原因是monads是一个功能语言概念，因此这些例子是用我没有使用过的语言(因为我没有深入使用功能语言)。我对句法的掌握不够深入，无法完全理解文章的内容…但我可以看出这里有一些值得理解的东西。

但是，我非常了解C，包括lambda表达式和其他功能特性。我知道C只有功能特性的一个子集，所以也许Monad不能用C表示。

然而，确实有可能传达这个概念吗？至少我希望如此。也许你可以提出一个C示例作为基础，然后描述C开发人员希望从那里做些什么，但是不能，因为语言缺乏功能性编程特性。这将是非常棒的，因为它将传达Monads的意图和好处。所以我的问题是：你能给C 3开发者最好的解释是什么？

谢谢！

(编辑：顺便说一句，我知道已经有至少3个"什么是单子"的问题了。但是，我也面临同样的问题…因此，这个问题是IMO所需要的，因为C-开发人员的重点。谢谢。

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整天编程的大部分工作是将一些函数组合在一起，从中构建更大的函数。通常，您不仅在工具箱中有函数，而且还有其他一些东西，比如运算符、变量赋值等，但是通常，您的程序将许多"计算"组合在一起，以进行更大的计算，这些计算将进一步组合在一起。

Monad是一种"结合计算"的方法。

通常，将两个计算组合在一起的最基本的"运算符"是;：

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a; b

当你这样说的时候，你的意思是"先做a，然后做b"。结果a; b基本上是一个计算，可以与更多的东西结合在一起。这是一个简单的monad，它是一种将小计算与大计算相结合的方法。江户记1〔0〕说："做左边的事，然后做右边的事"。

在面向对象语言中，另一个可以被视为monad的东西是.。你经常会发现这样的事情：

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a.b().c().d()

.的基本意思是"对左边的计算进行评估，然后对结果调用右边的方法"。它是将函数/计算组合在一起的另一种方法，比;稍微复杂一些。将事物与.链接在一起的概念是单元的，因为它是将两个计算结合到一个新的计算中的一种方法。

另一个相当常见的monad没有特殊的语法，它是这样的模式：

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返回值-1表示失败，但没有真正的方法来抽象出这种错误检查，即使您有许多API调用需要以这种方式组合。这基本上只是另一个monad，它按照规则"如果左边的函数返回-1，自己返回-1，否则调用右边的函数"组合函数调用。如果我们有一个操作员>>=做了这件事，我们可以简单地写下：

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socket.bind(...) >>= socket.connect(...) >>= socket.send(...)

它将使事物更具可读性，并有助于抽象出我们组合函数的特殊方式，这样我们就不需要一次又一次地重复自己。

还有很多方法可以组合函数/计算，这些函数/计算作为一个通用模式很有用，并且可以在monad中进行抽象，使monad的用户能够编写更简洁和清晰的代码，因为所有使用的函数的簿记和管理都是在monad中完成的。

例如，上面的>>=可以扩展为"先进行错误检查，然后在作为输入的套接字上调用右边"，这样我们就不需要多次明确指定socket：

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new socket() >>= bind(...) >>= connect(...) >>= send(...);

形式定义要复杂一些，因为您必须担心如何获得一个函数的结果作为下一个函数的输入，如果该函数需要该输入，并且因为您希望确保组合的函数符合您尝试在Monad中组合它们的方式。但基本的概念是，将不同的功能组合在一起的方式形式化。

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我发表这个问题已经一年了。张贴后，我深入研究了哈斯克尔几个月。我非常喜欢它，但我把它放在一边，就像我准备钻研单子一样。我回到工作中，专注于我的项目所需的技术。

昨晚，我来重新阅读这些回复。最重要的是，我重新阅读了上面提到的布莱恩·贝克曼视频的文本评论中的具体C示例。它是如此的清晰和启发，我决定直接张贴在这里。

因为这个评论，我不仅觉得我完全理解Monads是什么……我意识到我实际上用C写了一些Monads……或者至少写得很近，并且努力解决同样的问题。

所以，这里是评论——这都是Sylvan在这里评论的直接引述：

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monad本质上是延迟处理。如果你试图用一种不允许有副作用的语言编写代码(例如I/O)，并且只允许纯计算，那么一个回避就是说，"好吧，我知道你不会为我做副作用，但是你能计算出如果你这样做会发生什么吗？"

有点作弊。

现在，这个解释将帮助你理解蒙纳兹的大局意图，但魔鬼在细节中。你到底是如何计算后果的？有时候，它不漂亮。

对于那些习惯于命令式编程的人来说，最好的方法是说它把你放在一个DSL中，在这个DSL中，语法上类似于你在monad之外所使用的操作被用来构建一个函数，如果你能(例如)写一个输出文件，它将做你想做的事情。几乎(但不是真的)，就好像你在一个字符串中构建代码，以便以后被eval'd。

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我相信其他用户会深入发布，但我发现这段视频在某种程度上有帮助，但我会说，我对这个概念仍然不够流利，这样我就可以(或应该)开始用monads直观地解决问题。

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看我对"什么是单子？"

它以一个激励性的例子开始，通过这个例子工作，派生出一个monad的例子，并正式定义"monad"。

它假定不了解函数编程，并且使用具有最简单表达式的function(argument) := expression语法的伪代码。

这个C程序是伪代码monad的一个实现。(参考：M为类型构造函数，feed为"绑定"操作，wrap为"返回"操作。)

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using System.IO;
using System;

class Program
{
    public class M<A>
    {
        public A val;
        public string messages;
    }

    public static M feed<A, B>(Func<A, M> f, M<A> x)
    {
        M m = f(x.val);
        m.messages = x.messages + m.messages;
        return m;
    }

    public static M<A> wrap<A>(A x)
    {
        M<A> m = new M<A>();
        m.val = x;
        m.messages ="";
        return m;
    }

    public class T {};
    public class U {};
    public class V {};

    public static M<U> g(V x)
    {
        M<U> m = new M<U>();
        m.messages ="called g.
";
        return m;
    }

    public static M<T> f(U x)
    {
        M<T> m = new M<T>();
        m.messages ="called f.
";
        return m;
    }

    static void Main()
    {
        V x = new V();
        M<T> m = feed<U, T>(f, feed(g, wrap<V>(x)));
        Console.Write(m.messages);
    }
}

您可以将monad看作类必须实现的C interface。这是一个实用主义的答案，它忽略了所有类别理论数学背后的原因，为什么你想选择在你的接口中有这些声明，忽略了所有的原因，为什么你想在一种语言中有monad，试图避免副作用，但我发现这是一个很好的开始，作为一个理解(c)接口的人。

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