“有效”究竟意味着什么

Question

我一次又一次读到有效的，但我仍然无法给出它的含义的明确定义。我认为正确的上下文是effectful 计算，但我也看到了我以前认为effectful手段有副作用术语effectful values）

。但是在Haskell中没有副作用（除了某种程度上IO）。仍然有各地有效的计算。

然后我读到monads用于创建有效的计算。我可以在State Monad的背景下对此有所了解。但是我没有看到在monod中有任何副作用。一般来说，在我看来，包装一个类似功能的东西的Monad比包装一个值的Monad更容易被看作是产生副作用。

说到Applicative仿函数我更迷路了。我总是看到应用函数作为一种具有多个参数的函数map。这里我看不到任何副作用。或者效果如何和效果？

Answer 1

在我看来，“副作用”是指正常功能无法做到的任何事情。换句话说，除了仅仅返回一个值以外，还有其他的东西。

考虑下面的代码块：

let 
    y = foo x 
    z = bar y 
in foobar z 

这就需要foo，然后调用bar，然后调用foobar，三台普通功能。很简单，对吗？现在考虑这个：

do 
    y <- foo x 
    z <- bar y 
    foobar z 

这也需要三个功能，但它也无形中要求每对线之间(>>=)为好。这意味着，一些奇怪的事情发生，这取决于什么类型的单子的功能在运行。

• 如果是这样的身份单子，什么都不会发生。 monadic版本和纯版本完全一样。没有副作用。

• 如果每个函数返回一个Maybe -something，那么如果（比方说）bar返回Nothing，整个代码块中止。一个正常的函数不能这样做。 （也就是说，在纯版本中，有没有办法来阻止foobar被调用。）所以这个版本做了一些纯粹版本不能做的事情。每个函数都可以返回值或中止块。这是一个副作用。

• 如果每个函数都返回一个list-of-something，那么代码将执行所有可能的结果组合。再次，在纯版本中，有没有办法使任何函数执行多次不同的参数。所以这是一个副作用。

• 如果每个功能的状态下运行单子，那么（例如）foo可以直接发送一些数据foobar，除了可以看到通过bar被传递的值。再次，你不能用纯函数做到这一点，所以这是一个副作用。

• 在IO monad，你有各种有趣的效果。您可以将文件保存到磁盘（文件基本上是一个巨大的全局变量），甚至可以影响在其他计算机上运行的代码（我们称之为网络I/O）。

• ST monad是IO monad的精简版本。它允许可变状态，但独立计算不能相互影响。

• STM monad让多个线程可以相互通话，并且可能会导致代码执行多次，以及......您无法使用普通函数执行任何操作。

• 继续monad让你打破人心！可以说这是可能与纯函数...

Answer 2

side effect一个与它的环境可观察到的相互作用（除了计算其结果的值）。在Haskell中，我们尽力避免出现这些副作用的功能。这甚至适用于IO操作：评估IO操作时，不会执行副作用，只有在main内执行IO值中规定的操作时才会执行操作。但是，当使用与构成计算相关的抽象（如应用函子和monad）时，可以方便地区分实际值和“我们常称之为”效果“的”休息“。特别是，如果我们有f类型的kind* -> *，那么在f aa部分是“价值”，无论“剩余”是“效果”。

我故意引用了这些术语，因为没有准确的定义（据我所知），它只是一个口语定义。在某些情况下，根本没有值或多个值。例如对于Maybe，“效应”是可能没有值（并且计算被中止），对于[]，“效应”是有多个（或零）值。对于更复杂的类型，这种区别可能更加困难。

“效果”和“值”之间的区别并不取决于抽象。 Functor,Applicative和Monad只是给我们工具我们可以用它们做什么（Functor s允许修改里面的值，Applicative s允许组合效果和Monad s允许效果依赖于以前的值）。但在Monad S中的情况下，这是比较容易创造是怎么回事的心灵上的图画，因为一元行动可以“看到”以前计算的结果值，由

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

操作员见证：第二个函数接收到一个类型为a的值，所以我们可以想象“先前的计算有一些效果，现在有它的结果值，我们可以做些什么”。

Answer 3

支持Petr Pudlák's answer，这里是关于更广泛的“效应”概念的起源的争论。

短语“effectful编程”在麦克布莱德的摘要显示了与帕特森的Applicative Programming with Effects，介绍应用性函子纸：

在本文中，我们将介绍Applicative函子 - 的应用性风格的抽象表征有效的编程，弱于Monad s，因此更广泛。

“效果”和“有效”出现在纸的其他一些段落中;这些出现被认为不够明显，不需要明确澄清。举例来说，这句话是由Applicative定义呈现只是后（第3页）：

在每个例子中，有一种类型构造f嵌入通常的 概念的值，但支持它自己的给予含义通常应用性语言特有的方式[...]我们相应地引进Applicative类：

[的Applicative Haskell的定义]

这个类可以推广小号和K [即the S and K combinators，它出现在Reader /函数Applicative实例]中，以使线程环境线程化以通常对线程效果进行线程化。

从这些报价，我们可以推断出，在这种情况下：

• 影响是事情Applicative线程“一般”。

• 效果与给定Applicative实例的类型构造函数相关联。

• Monad也处理效果。

根据这些线索，我们可以追溯的“效果”这种用法至少可以追溯到Wadler's papers on monads。例如，这里是从单子6页的报价功能编程：

一般而言，类型A→B的功能由类型一个 →M B的函数替换。这可以被理解为接受类型一个 的参数，并返回型b的结果，与由 中号捕获的可能的附加效果的函数。这种影响可能是对状态采取行动，产生输出，引发异常，或者你有什么。

而且从相同的纸张，第21页：

如果单子封装效果和列表形成一个单子，办列表对应于一定的效果？他们确实是这样做的，他们对应的效果是选择。可以将[a]的计算看作提供值的选择，对于列表中的每个元素都有一个值。类型a→b函数的monadic等效函数是类型a→[b]的函数。

的“对应于一定的影响”这句话的转弯这里的关键是：它关系返回到抽象的更直接的要求：

单子提供其它语言中用于模拟效果的方便框架如全局状态，异常处理，输出或非确定性。

的间距是单子可以用来表达的是，在“其他语言”，通常被编码为副作用的东西 - 那就是，作为切赫Pudlák把它放在他的答案在这里，“可观察到的与[函数]环境的交互（除了计算其结果值）“。通过转喻，这很容易导致“效果”获得第二个含义，比“副作用”更广泛 - 即通过一个类型构造函数引入的东西，这个类型构造函数是一个Monad实例。随着时间的推移，这个含义被进一步推广到涵盖其他仿函数类，如Applicative，如McBride和Patterson的工作中所见。

总之，我认为“效应”以具有在Haskell用语2个合理含义：

• A“文字”或“绝对”的一者：效果是一个副作用;和

• “广义”或“相对”一个：效果是一个函数上下文。

有时候，当涉及各方隐含地假定“效应”的含义不同时，可避免的术语分歧发生。另一个可能的争论点是涉及单独处理Functor时是否合法，而不是像Applicative或Monad（我相信可以这样做，与Petr Pudlák's answer to Why can applicative functors have side effects, but functors can't?一致）这样的子类。