C++23 可选的一元绑定和一元返回是什么？

Question

C++23std::optional终于得到了一些非常有用的补充。

由于我对 FP 的了解非常原始，我想知道以下两个操作的语法是什么（根据我的谷歌搜索，这是两个基本的一元操作）：

1. 单子绑定
2. 单子回归

我最好的猜测是：

单子绑定就是变换

Monadic 返回只是 C++17std::optional 构造函数(8)

Answer 1

mbind（它不存在，我模仿 Haskell 的>>=）

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在类似 C++ 的伪代码中，一元绑定（我们称之为mbind）应该具有这样的签名：

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C<U> mbind(C<T>, std::function<C<U>(T)>);\n

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C即它应该采用某种类型的monad T，一个“将该monad 的内部C拉出”的函数，并变成（不一定）不同类型的monad U，C<U>并返回给您C<U>。

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transform（免费功能）

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transform首先，你提到的是一个成员函数，它有一个这样的签名

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C<U> C<T>::transform(std::function<U(T)>);\n

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但让我们重写它的签名，就像它是一个自由函数一样：

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C<U> transform(C<T>, std::function<U(T)>);\n

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正如您所看到的，它需要 a并在函子内部从右到右C<T>应用一个函数，从而产生 a 。TU CC<U>

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所以是有区别的。

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为了更好地理解区别是什么，请尝试传递transform一个C<T>和一个带有期望签名的函数mbind，std::function<C<U>(T)>。

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你得到了什么？请记住，transform“在函子内部应用该函数，而不拉出任何东西”，因此您会得到一个C<C<U>>，即又一个函子层。

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mbind，相反，使用相同的两个参数，会给你一个C<U>.

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如何从transform(x, f)返回值转到mbind(x, f)返回值，即从 aC<C<U>>到 a C<U>？join你可以通过Haskell 和flatten其他语言中的所谓方法来展平/连接/折叠/任何你想命名的两个函数级别。

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显然，如果你能做到这一点（并且你可以为C = std::optional），那么那些“函数层”实际上是“单子层”。

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那么有mbind类似的东西吗？

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正如其他答案中所建议的，有and_then成员函数。

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是我上面提到的and_then（不存在的）吗？是的，它们之间的唯一区别与成员函数和自由函数mbind相同：一个是成员函数，另一个是自由函数。(\xe2\x80\xa0)transformtransform

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顺便问一下flatten/在哪里？join

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您可能想知道 C++23 中是否有这个实用程序。我完全不知道，我几乎不知道 C++20 提供了什么。

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然而，由于创建函子的函数std::optional被定义为它自己的成员函数std::optional，我坚信，如果存在单子绑定函数 for std::optional，它也会被定义为成员函数，在这种情况下，它会在这个页面，在Monadic 操作部分中，与and_then//一起。既然不存在，我倾向于假设它不存在。transformor_else

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但是 Haskell 的一些知识可以帮助我了解为什么可能没有必要将其添加到标准中。

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如果你这样做会发生什么？

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auto optOfOpt = std::make_optional(std::make_optional(3));\nauto whatIsThis = optOfOpt.and_then(std::identity{});\n

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是的，就是这样：调用.and_then(std::identity{})嵌套可选相当于wannabe .join()。

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其他图书馆呢？

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Boost.HanaFunctor定义了、Applicative、和许多其他概念Monad，为您提供了一种自动实现利用这些概念的所有抽象的方法，但代价是给出一些最小的定义。例如，如果您在for中定义了transform_impland ，那么您就可以在 it 上使用、、、以及任何其他需要 monad 或更少的操作。flatten_implnamespace boost::hanastd::optionaltransformflattenchainap

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例如，以下是工作代码（编译器资源管理器上的完整示例）：

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    auto safeSqrt = [](auto const& x) {\n        return x > 0 ? std::optional(std::sqrt(x)) : std::nullopt;\n    };\n    {\n        auto opt = chain(std::optional(2), safeSqrt);\n        std::cout << opt.value_or(-1) << std::endl; // prints sqrt(2)\n    }\n    {\n        auto opt = chain(std::optional(-2), safeSqrt);\n        std::cout << opt.value_or(-1) << std::endl; // prints -1\n    }\n    {\n        auto opt = chain(std::nullopt, safeSqrt);\n        static_assert(std::is_same_v<decltype(opt), std::nullopt_t>); // passes\n    }\n

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(\xe2\x80\xa0) 本来我更强调一点and_then不是，mbind因为前者是成员函数，后者是自由函数。

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我之所以强调这一点，是因为成员函数“属于”类（从某种意义上说，如果没有它所属的类，就不能拥有成员函数），所以在某种程度上，我们在这里讨论的and_then是与我们编写的用于创建std::vectormonad 的同名函数完全无关，因为它将存在于std::vector.

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另一方面，非成员函数transform和假设函数mbind都是自由函数，因此它们的存在不需要任何类，因此它们看起来更像是类型可以选择加入的一些通用抽象的接口（例如 Haskell\' s 类型类）。很明显，假设std::transform和mbind是定制点，想要选择某种类型的客户端代码必须为该类型编写定制，也许这可以利用成员函数。

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回答这个问题让我的脑海中浮现出另一个问题，所以我问了这个问题。

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Answer 2

不完全的。

在 Haskell 语法中，bind 的形式为m a -> (a -> m b) -> m b，对应于满足这个概念（对于所有A, B, F）

template <class Fn, class R, class... Args>
concept invocable_r = std::is_invocable_r_v<R, Fn, Args...>;

template <class Bind, template <class> M, class A, class B, invokable_r<M<B>, A> F>
concept bind = invocable_r<Bind, M<B>, M<A>, F>;

那是and_then（与this第一个参数绑定）。transform是 fmap （this绑定到第二个参数），它是 Functor 操作（所有 Monad 都是 Functor）。

fmap的形式为(a -> b) -> f a -> f b.

template <class Fmap, template <class> M, class A, class B, invokable_r<B, A> F>
concept fmap = invocable_r<Fmap, M<B>, M<A>, F>;

区别在于被绑定或映射的函数的返回类型。

这种区别的另一个例子是 .NET 的 linqSelect与SelectMany

另一个挑剔是 monad 法则讨论表达式，而不是语句，因此您必须将构造函数包装在函数中。