karky7のブログ: 正月に Monad Transformer

あけまして、おめでとうございます

ミソカから元旦にかけて、あるチューhighまーのまま、stack overflowをおこし、体ダルダルで飲みつづけてます、本年もよろしくお願いします。

まず、今年の抱負

理由は聞かないでください

一番搾りは350ml缶2本まで
焼酎は薄めます
「ｾｲｯ」は月に一度にする

今年も頑張るぞ!

もなどとらんすふぉーまーってなんだよ

それは、よく分かってません、とりあえずモナドを合成することらしいですが、やってみました、あってるかどうかは分かりませんが、動くのでいいでしょう。

まず、普通のStateもなど

よくみるサンプル、Identityは恒等モナドっていって、関数で言うidみたいなもんだと思ってて、それのモナド用らしい。

type Stack = [Int]

push :: Int -> StateT Stack Identity ()
push x = state $ \xs -> ((), x:xs)

pop :: StateT Stack Identity Int
pop = state $ \(x:xs) -> (x, xs)

ghciで

*Main> f = do {push 5; pop; pop;}
*Main> runIdentity (runStateT f [1,2,3])
(1,[2,3])
*Main>

runStateTでStateTモナドを走らせたら、Identity aが帰ってくるので、更にrunIdentityで剥がしているだけ。

エラーの時どうする?

こうやってpopしまくると、エラーになる

*Main> f = do {push 5; pop; pop; pop; pop; pop;}
*Main> runIdentity (runStateT f [1,2,3])
*** Exception: /home/cuomo/Code/haskell/MonadTransformer/MonadStack.hs:18:15-32: Non-exhaustive patterns in lambda

*Main>

これは、\(x:xs)のパターンマッチが腐って、エラーになる、これはエラーとして処理したい、そんな時はpopをお利口チャンににして

push2 :: Int -> ExceptT String (StateT Stack Identity) ()
push2 x = state $ \xs -> ((), x:xs)

pop2 :: ExceptT String (StateT Stack Identity) Int
pop2 = do
    s <- get
    case s of
        x:xs -> put xs >> return x
        otherwise -> throwError "Stack is empty"

元々の機能にエラー処理を追加したことが、前のpopと違うところ、これはこうやって使う

*Main> f = do {push2 5; pop2; pop2; pop2; pop2; pop2;}
*Main> runIdentity (runStateT (runExceptT f) [1,2,3,4,5,6,7])
(Right 4,[5,6,7])
*Main> runIdentity (runStateT (runExceptT f) [1,2,3])
(Left "Stack is empty",[])
*Main>

スタックから取るのが無いのに、popすると結果にLeft値がはいって失敗が分かるようになる、タプルの中にLeft値と腐った空の配列入れてきてもらっても、無意味っぽいので、別の書き方で...

push3 :: Int -> StateT Stack (ExceptT String Identity) ()
push3 x = state $ \xs -> ((), x:xs)

pop3 :: StateT Stack (ExceptT String Identity) Int
pop3 = do
    s <- get
    case s of
        x:xs -> put xs >> return x
        otherwise -> throwError "Stack is empty"

StateTとExceptTの位置を変えて逆にすると、結果がRight値、またはLeft値で出てくるようになる。

*Main> f = do {pop3; pop3; pop3; pop3; pop3; pop3;}
*Main> runIdentity (runExceptT (runStateT f [1,2,3,4,5,6,7]))
Right (6,[7])
*Main> f = do {pop3; pop3; pop3; pop3; pop3; pop3; pop3; pop3}
*Main> runIdentity (runExceptT (runStateT f [1,2,3,4,5,6,7]))
Left "Stack is empty"
*Main>

成功すれば、Right値に結果がくるまれて、失敗した場合、Left値にエラーの文字列が入ってくるようになる、こっちの方がウケが良さそうな気がする。

操作をログでとる

さらにWriterTで何を突っ込んで、何を取り出したのをログする機能を追加してみる

type Log = [String]

push4 :: Int -> StateT Stack (WriterT Log (ExceptT String Identity)) ()
push4 x = do
    tell ["push " ++ show x]
    state $ \xs -> ((), x:xs)

pop4 :: StateT Stack (WriterT Log (ExceptT String Identity)) Int
pop4 = do
    s <- get
    case s of
        x:xs -> do
            tell ["pop " ++ show x]
            put xs >> return x
        otherwise -> do
            throwError $ "Stack is empty"

同じように...

*Main> runIdentity (runExceptT (runWriterT (runStateT f [1,2,3,4,5,6,7])))
Right ((4,[5,6,7]),["push 5","pop 5","pop 1","push 10","pop 10","pop 2","pop 3","pop 4"])
*Main> runIdentity (runExceptT (runWriterT (runStateT f [1,2,3])))
Left "Stack is empty"
*Main>

外側のタプルの右側に操作したログが追加されるようになる。

最後にIOは

じゃぁ、この中でIOの処理入れたいんだど、どうすればいい?　って疑問がわくよね、ここで、Identity a　が効いてくる、IOとIdentityってkindすると

Prelude> :m +Control.Monad.Identity
Prelude Control.Monad.Identity> :k Identity
Identity :: * -> *
Prelude Control.Monad.Identity> :k IO
IO :: * -> *
Prelude Control.Monad.Identity>

にてるよね、そう、IdentityのところへIOを入れられるようになって、liftIOでリフトしてIOな関数を利用する。

push5 :: Int -> StateT Stack (WriterT Log (ExceptT String IO)) ()
push5 x = do
    liftIO $ putStrLn "pushしまーすぅ"
    tell ["push " ++ show x]
    state $ \xs -> ((), x:xs)

pop5 :: StateT Stack (WriterT Log (ExceptT String IO)) Int
pop5 = do
    s <- get
    liftIO $ putStrLn "popすんぞ"
    case s of
        x:xs -> do
            tell ["pop " ++ show x]
            put xs >> return x
        otherwise -> do
            throwError $ show "Stack is empty"

これで、main()から呼んでみると

main :: IO ()
main = do
    v <- runExceptT (runWriterT (runStateT stackIjily [1,2,3,4,5,6,7]))
    putStrLn $ show v

stackIjily :: StateT Stack (WriterT Log (ExceptT String IO)) Int
stackIjily = do
    push5 5
    pop5
    pop5
    push5 10
    pop5
    pop5
    pop5
    pop5
    pop5
    x <- pop5
    return x

こうやると、関数の中でIOを発行することができる。

~/Code/haskell/MonadTransformer $ runghc MonadStack.hs
pushしまーすぅ
popすんぞ
popすんぞ
pushしまーすぅ
popすんぞ
popすんぞ
popすんぞ
popすんぞ
popすんぞ
popすんぞ
Right ((6,[7]),["push 5","pop 5","pop 1","push 10","pop 10","pop 2","pop 3","pop 4","pop 5","pop 6"])

こうやって、モナドを積んでいけば、既存の処理を壊すこと無く機能を追加できる、ただ、積み上げる順序によって剥がし方がかわるのと、ちょっと複雑になると分かりにくくなってしまうような気がする。まぁ慣れればそんなに気にする事でもなさそうな。

その他の、同じようなやつ

で、同じような理由で、RWSモナドとか、MonadWriterとかMonadStateとかMonadReaderとかあるみたいだけど、使ったこと無いです、こんどやってみます。

今年は、haskellの理解力をさらに深めたいと思います。

karky7のブログ

2018年1月3日水曜日

正月に Monad Transformer