ST 的状态是否应该不改变以便由 runST 执行？

Question

type ST s a = ST (s -> (s, a))

runST :: (forall s. ST s a) -> a
runST (ST f) = case (f realWorld) of (_, a) -> a

仔细看，错误很多，但

runST

的整体结构如上

因此，如果要将

runST

应用于与

ST s a

相同的

s -> (s, a)

类型的值，则其类型

s

必须完全参数化。

某些依赖于具体类型的函数不能被

runST

应用。 下面是不适当功能的示例。

\s -> (s + s, "hello world")   // this won't run cause it depends on (Num) type class.

fun [] = ([], 0)
fun (x : xs) = (xs, length (x : xs))  // this won't run. It depends on ([]) type.

所以，runST要执行的函数应该如下所示。

\s -> (s, fun s)

fun = maybe some native code, not haskell.

关键是

s

来自

(s, a)

的

s -> (s, a)

项应该始终与

s

本身相同，就像一个身份。

我们称之为参数化。

目前我知道，如果

s

里面有

RealWorld

，即使看起来是

id

的东西也可以进行有意义的计算。 （虽然它不是纯 Haskell）。

为了证明我的猜测，我准备了以下实验

//given
newMutVar# :: v -> State# s -> (# State# s, MutVar# s v #)

//then (this is pseudo code)
let (# s#, var# #) = newMutVar# "hello world" (State# 0) in
    s# == State# 0

并查看结果是否为

True

，这意味着

newMutVar#

对于

id

的行为类似于

State#

。

但是我不能这样做，因为我不知道如何产生

State# s

值。我知道如何只为

RealWorld

做它，它没有意义的原因

RealWorld

内部只有一个值，所以无论映射是什么，它总是相同的。

此外，即使我成功生成了

State# 0

，也无法将

State# 0

与

s#

进行比较，因为

State# s

没有实现

Eq

。

Answer 1

我认为您在某种程度上将

State

类型与

ST

混为一谈。我看到您已经在幕后查看 GHC 如何定义

ST

和

IO

，但我认为您误解了您在那里看到的内容的含义。您正在尝试对实现进行推理，就好像它与

State

一样。考虑到像

State#

这样的名称的使用和这样的定义的一般结构，这是可以理解的：

type STRep s a = State# s -> (# State# s, a #)

这确实看起来像

State

类型背后的想法，但这非常具有误导性。要了解原因，您需要查看

State#

的文档，该文档以关键句子结尾：“它完全没有代表。”

不存在

State# Realworld

或

State# s

类型的值。一个类型为

STRep s a

的函数实际上是一个 0 参数函数（

State# s

参数根本没有表示）它返回一个类型为

a

的值（一对没有装箱的任何东西和

a

值）。

这在GHC的实现中是非常神奇的。你不能创建这样的类型。编译器必须定义它并具有正确处理它的所有特殊情况。那么为什么要打扰呢？因为它用于弥合 Haskell 函数和机器代码过程之间的表示差异。在 Haskell（好吧，GHC 核心）级别发生的所有优化都看到一个常规的 Haskell 函数，该函数正在执行令牌传递。令牌传递用于序列化执行，以便 GHC 在进行优化时无法重新排序操作。但是当 GHC 核心被转换为 C-- 用于本机代码生成后端或 LLVM IR 用于 LLVM 后端时，所有

State#

值都会被剥离，这样在低级别上你就不会拥有所有无用的东西GHC 核心表示建议的令牌传递正在发生。

所以你不知道如何创建

State#

值的原因是它们不存在。它们永远不会更新，因为

ST

不像

State

那样工作，尽管它们的内部结构表面上有相似之处。