从Monad状态上下文中解包值并连接两个状态上下文

时间:2018-12-10 10:52:19

标签: parsing haskell functional-programming monads

我正在尝试为我的简单命令式语言解析器编写一个eval函数,但是当我使用 Control.Monad State < / strong>。

evalComm大小写中,我需要解开类型( m Int )以仅传递 Int 来更新功能,有办法吗?

同样在evalComm Seq情况中,当递归以两种方式打开时,我需要连接两个evalComm函数。 liftM是否可以替代这种情况?

type Env = [(Variable,Int)]

initState :: Env
initState = []

newtype State a = State { runState :: Env -> (a, Env) }

instance Monad State where
    return x = State (\s -> (x, s))
    m >>= f = State (\s -> let (v, s') = runState m s in
                           runState (f v) s')

instance Functor State where
    fmap = liftM

instance Applicative State where
    pure   = return
    (<*>)  = ap      

class Monad m => MonadState m where
    lookfor :: Variable -> m Int
    update :: Variable -> Int -> m ()

instance MonadState State where
    lookfor v = State (\s -> (lookfor' v s, s))
                where lookfor' v ((u, j):ss) | v == u = j
                                             | v /= u = lookfor' v ss
    update v i = State (\s -> ((), update' v i s))
                 where update' v i [] = [(v, i)]
                       update' v i ((u, _):ss) | v == u = (v, i):ss
                       update' v i ((u, j):ss) | v /= u = (u, j):(update' v i ss)

eval :: Comm -> Env
eval p = snd (runState (evalComm p) initState)

evalComm :: MonadState m => Comm -> m ()
evalComm c = case c of
                  Skip          -> return ()
                  Let v i       -> update v (evalIntExp i)
                  Seq c1 c2     -> return (liftM2 (:) (evalComm c2) (evalComm c1))

evalIntExp :: MonadState m => IntExp -> m Int
evalIntExp v = case v of
                    Const x             -> return (fromInteger x)
                    Var x               -> lookfor x
                    UMinus x            -> liftM (*(-1)) (evalIntExp x)
                    Plus x y            -> liftM2 (+) (evalIntExp x) (evalIntExp y)
                    Minus x y           -> liftM2 (-) (evalIntExp x) (evalIntExp y)
                    Times x y           -> liftM2 (*) (evalIntExp x) (evalIntExp y)
                    Div x y             -> liftM2 div (evalIntExp x) (evalIntExp y)


evalBoolExp :: MonadState m => BoolExp -> m Bool
evalBoolExp b = case b of
                     BTrue        -> return True
                     BFalse       -> return False
                     Eq x y       -> liftM2 (==) (evalIntExp x) (evalIntExp y)
                     Lt x y       -> liftM2 (<) (evalIntExp x) (evalIntExp y)
                     Gt x y       -> liftM2 (>) (evalIntExp x) (evalIntExp y)
                     And b0 b1    -> liftM2 (&&) (evalBoolExp b0) (evalBoolExp b1)
                     Or b0 b1     -> liftM2 (||) (evalBoolExp b0) (evalBoolExp b1)
                     Not b        -> liftM not (evalBoolExp b)

请注意,evalComm的代码无法正常工作,并且可能不正确。

这是我的抽象语法树:

type Variable = String

data IntExp = Const Integer
            | Var Variable
            | UMinus IntExp
            | Plus IntExp IntExp
            | Minus IntExp IntExp
            | Times IntExp IntExp
            | Div IntExp IntExp
            | Quest BoolExp IntExp IntExp
 deriving Show

data BoolExp = BTrue
             | BFalse
             | Eq IntExp IntExp
             | Lt IntExp IntExp
             | Gt IntExp IntExp
             | And BoolExp BoolExp
             | Or BoolExp BoolExp
             | Not BoolExp
 deriving Show

data Comm = Skip
          | Let Variable IntExp
          | Seq Comm Comm
          | Cond BoolExp Comm Comm
          | While BoolExp Comm
          | Repeat Comm BoolExp
 deriving Show

2 个答案:

答案 0 :(得分:3)

让情况

正如Zigmond和Wagner所说,(>>=)是完成这项工作的正确工具。让我们看一下类型:

(>>=) :: m a -> (a -> m b) -> m b
update :: Variable -> Int -> m ()
evalIntExp i :: m Int
v :: Variable

您能想到一种将它们组合为预期类型m ()的方法吗?请记住,您可以部分应用函数以取回需要较少参数的函数。

Seq情况

让我们再次查看类型。

我们有两个m ()类型的值(evalComm c1evalComm c2),并希望将它们组合成一个m ()类型的值。我们可以通过创建忽略其参数的函数来再次使用>>=

Seq c1 c2  -> (evalComm c1) >>= (\x -> (evalComm c1))

但是,这是一种常见的情况,因此已经有一个内置函数:

(>>) :: m a -> m b -> m b

Seq c1 c2  -> evalComm c1 >> evalComm c1

让我们看看您以前的代码

liftM2 (:) :: m a -> m [a] -> m [a]

您没有列表,因此没有用。

liftM2 :: (a -> b -> c) -> m a -> m b -> m c

如果a = b = c = ()可以使用,但是与仅使用>>相比,它不必要地复杂。但是,我鼓励您尝试一下作为练习。类型为() -> () -> ()的函数看起来如何?

return :: a -> m a

当您具有纯值并且需要将其转换为单值时使用,因此无需在此处使用。结果将具有双重包装类型m (m ()),这不是您想要的类型。

最后一句话

如您所见,在编写Haskell程序时,这些类型非常有用。每当您想知道可以将哪些内容组合在一起时,请查看它们的类型。您可以通过在GHCi中键入:t <expression>来检查表达式的类型。

答案 1 :(得分:3)

两件事。

首先,我认为您的更新功能是错误的,因为您两次对同一件事进行模式匹配。为什么不呢?:

update v i = State (\s -> ((), update' v i s))
             where update' v i [] = [(v, i)]
                   update' v i ((u, j):ss) | v == u = (v, i):ss
                                           | v /= u = (u, j):(update' v i ss)

此更新功能正在创建对列表。正如@Hjulle发布的那样,使用>>运算符将执行:计算第一个结果,然后计算第二个结果。在这种情况下,使用evalComm计算结果最终是更新状态或返回() 。因此,您的代码应类似于:

evalComm :: MonadState m => Comm -> m ()
evalComm c = case c of
                  Skip          -> return ()
                  Let v i       -> evalIntExp i >>= \o -> update v o
                  Seq c1 c2     -> evalComm c1 >> evalComm c2

evalIntExp i >>= \o -> update v o的意思是:计算evalIntExp i,将得到的Int传递给update函数

此实现返回:

let exp1 = Seq (Seq (Let "string1" (Const 1)) (Let "string2" (Const 2))) Skip 

> eval exp1
[("string1",1),("string2",2)]

但在其他示例中失败。