Пытаясь композировать некомпозируемое: поднимаем всё

Рекомендуется прочитать первую статью ^[1], если вы еще этого не сделали. Эта статья будет покороче, меньше сконцентрирована на деталях и больше — на возможностях.

Согласно Стивену Дилю ^[2], наряду с зависимыми типами, ускорением компиляции и уменьшением порогом вхождения; алгебраические эффекты являются одной из самых главных задач, которые будут решены в будущем для Haskell.

Будущее не за горами, поэтому приступать нужно уже сейчас.

Поднимаем эффекты до уровня других эффектов

class Liftable eff schema where
	lift :: eff ~> schema

Что означает «поднятие» по сути? lift — это тот же самый pure/return за тем тот исключением, что мы погружаем не значение в эффект, а эффект в какой-нибудь трансформер (в нашем случае — в трансформерную схему):

pure :: a -> t a
lift :: u a -> t u a

Это позволяет нам использовать любые эффекты внутри определенного трансформера — вводить новые эффекты просто, но позже нам надо будет проинтерпретировать каждый из них.

Таким образом, мы можем спокойно скомпозировать поднятые эффекты:

let f = lift get :: Configured _ t => t _
let g = lift Nothing :: Optional t => t _
let h = lift (failure _) :: Failable _ t => t _
let x = f *> g *> h :: (Applicative t, Configured _ t, Optional t, Failable _ t) => t _

И представить их в любом удобном для нас порядке:

let y = pure _ :: Reader _ :> State _ :> Either _ :> Maybe := Int
let z = pure _ :: State _ :> Either _ :> Maybe _ :> Reader := _

let x = f *> g *> h :: (Applicative t, Configured _ t, Optional t, Failable _ t) => t _

let xy = x *> y :: Reader _ :> State _ :> Either _ :> Maybe := _
let xz = x *> z :: State _ :> Either _ :> Maybe _ :> Reader := _

Адаптируем одни эффекты к другим

class Adaptable subeff eff | subeff -> eff where
	adapt :: subeff ~> eff

Адаптация означает, что некоторые эффекты могут быть заменены более мощными эффектами. Например, эффекты Reader и Writer могут быть использованы в State, потому что State может читать и писать и таким образом изменять хранимое значение:

lift put :: Accumulated _ t => t _
lift get :: Configured _ t => t _
(lift . adapt $ put) :: Stateful _ t => t _
(lift . adapt $ get) :: Stateful _ t => t _ 

Как такое возможно? В предыдущей статье мы поделили State на два эффекта:

State s = (->) s :. (,) s

В случае с Reader, мы просто поднимаем функтор стрелки до уровня State, а в случае с Writer — функтор кортежа:

Reader s = (->) s
Writer s = (,) s

Мы можем адаптировать Failable к Optional, но мы потеряем информацию об ошибке:

(lift $ Just _) :: Optional t => t _
(lift $ failure _) :: Failable _ t => t _
(lift . adapt $ failure _) :: Optional t => t _

Запускаем эффекты в трансформерах

Чтобы проинтерпретировать какой-нибудь эффект в трансформере, достаточно одного метода run:

let xy = x *> y :: Reader _ :> State _ :> Either _ :> Maybe := _
let xy' = run xy _ :: State _ :> Either _ :> Maybe := _
let xy'' = run xy' _ :: Either _ :> Maybe := _
let xy''' = run xy'' :: Maybe (Either _) _

Заключение и примеры

Вот так, уже сейчас, без свободных/свободнейших монад (а иногда даже и без монад), используя joint ^[3] вы можете типизировать свои выражения согласно эффектам, которые они производят. Все, что вам нужно это композиция функторов.

Еще есть презентация ^[4] с доклада по этой теме на локальном митапе ^[5] в Ростове-на-Дону, которую можно полистать в браузере.

Лучшие примеры — которые максимально приближены к реальности. Я люблю музыку, поэтому вы можете посмотреть, как используется эта система эффектов в программе, скачивающей альбомы с Bandcamp ^[6].

Автор: Мурат Касимов

Источник ^[7]