String.IsNullOrEmpty 单子

Posted 2023-03-15

【中文标题】String.IsNullOrEmpty 单子

【英文标题】：String.IsNullOrEmpty Monad

【发布时间】：2020-11-03 19:40:57

【问题描述】：

我最近涉足函数式编程的迷人世界，主要是因为获得了 React 等 FP 平台的经验以及阅读了 https://blog.ploeh.dk/ 之类的博客。作为一个主要的命令式程序员，这是一个有趣的转变，但我仍在努力让自己的脚湿透。

我有点厌倦了这样使用string.IsNullOrEmpty。很多时候，我发现自己在代码中乱扔了诸如

之类的表达式

_ = string.IsNullOrEmpty(str) ? "default text here" : str;

这并没有那么糟糕，但是说我想将一堆选项链接到那个空值之外，例如

_ = string.IsNullOrEmpty(str) ? (
    util.TryGrabbingMeAnother() ??
    "default text here") : str;

哎呀。我宁愿有这样的东西--

_ = monad.NonEmptyOrNull(str) ??
    util.TryGrabbingMeAnother() ??
    "default text here";

如示例所示，我正在使用我称为 monad 的函数来帮助将 string.IsNullOrEmpty 简化为可空链操作：

public string NonEmptyOrNull(string source) =>
    string.IsNullOrEmpty(source) ? null : source;

我的问题是，这是正确的术语吗？我知道Nullable<T> 可以被认为是一个单子（见Can Nullable be used as a functor in C#? 和Monad in plain English? (For the OOP programmer with no FP background)）。这些材料是很好的参考资料，但我仍然没有足够的直觉掌握这个主题，无法知道我在这里是否只是在混淆或不一致。例如，我知道 monad 应该像上面那样启用函数链接，但它们也是“类型放大器”——所以我的小例子似乎 表现 像一个启用链接的 monad，但它似乎将 null/empty 转换为 null 是 reduction 而不是放大，所以我质疑这是否真的 is 一个 monad。那么对于这个特定的应用程序，有更多 FP 经验的人能否告诉我将 NonEmptyOrNull 称为 monad 是否准确，为什么或为什么不准确？

【问题讨论】：

NonEmpty 和 Option（或 Nullable）都是 monad，因此您可以将它们组合起来以获得所需的类型。一般来说，你不能组成 monad，但你可以编写一个函数，通过另一个 monad 的语义来扩展一个 monad。这种方法被称为单子变换器。无论如何，我建议你先学习仿函数和应用仿函数，因为 monad 也是仿函数，而后者决定了它们大约 80% 的语义。如果您有兴趣，我一直在编写 FP 课程。

【参考方案1】：

我相信这通常在 FP 范例中解决，比验证 null 提前一步。 str 值绝不能是 null。相反，原始方法必须返回一个空集合。这样，方法的链接就不必验证 null。由于没有要操作的元素，因此不会执行下一个操作

您可以找到多个参考资料。互联网上与此相关。 https://www.informit.com/articles/article.aspx?p=2133373&seqNum=5 是我可以快速抓住的一个

我从 Pluralsight 的 Zoran Horvat 课程中学到了这一点。如果您有访问权限，请检查一下。课程名称为“ .NET 中的战术设计模式：控制流”，模块为“空对象和特例模式”

考虑到对 FP 的兴趣，Zoran Horvat 还提供了其他有助于转换或使 OO 代码更实用的课程。在这里回复我很兴奋，因为最近我也在研究 FP。祝你好运！

【参考方案2】：

单子是由以下组成的三元组：

单参数类型构造函数M unit 类型的函数 a -> M a join 类型的函数 M (M a) -> a

满足单子法则。

类型构造函数是一个类型级别的函数，它接受多个类型参数并返回一个类型。 C# 没有直接具有此功能，但在编码 monad 时，您需要一个单参数泛型类型，例如List<T>、Task<T> 等。因此，对于某些泛型类型M，您需要两个函数来从单个值构造泛型类型的实例，一个“展平”该类型的嵌套实例。例如List<T>:

public static List<T> unit<T>(T value)  return new List<T>  value ; 
public static List<T> join<T>(List<List<T>> l)  return l.SelectMany(l => l); 

从这个定义你可以看出单个函数不能满足monad的定义，所以你的例子不是monad的例子。

根据这个定义，Nullable<T> 也没有 monad 实例，因为无法构造嵌套类型 Nullable<Nullable<T>>，因此无法实现 join。

【讨论】：

我不知道嵌套的 nullables 是不允许的，但这似乎是语言的一个特殊（故意）怪癖，而不是概念类型的基本属性。你可以实现SelectMany（monadic bind），所以情况还不清楚。通常，如果你有 bind，你可以实现join，或者相反，但这里不是，因为 C# 的特殊情况。不过，对于所有实际情况，我认为 Nullable<T> 是一个单子。

@MarkSeemann - 你可以实现SelectMany，但不能实现pure，因为pure(null)必须返回null而不是HasValue: true, Value: null。这意味着左同一性法则被打破，因为 pure(null).SelectMany(_ => 3) 是 null 而不是 3 根据需要。但是，是的，出于实际目的，将 Nullable<T> 视为具有 monad 实例可能是可以的。

【参考方案3】：

这更像是一个 filter 操作。在 C# 中，您通常将其称为 Where。如果我们更明确地区分缺失值和填充值，可能更容易看出，我们可以使用the Maybe container：

public static Maybe<T> Where<T>(
    this Maybe<T> source,
    Func<T, bool> predicate)

    return source.SelectMany(x => predicate(x) ? x.ToMaybe() : Maybe.Empty<T>());

只有少数containers 支持过滤。最常见的两个是Maybe（又名Option）和各种集合（即IEnumerable<T>）。

在 Haskell（它有比 C# 更强大的类型系统）this is enabled 通过一个名为 MonadPlus 的类，但我认为类型类 Alternative 实际上应该足以实现过滤。 Alternative is described 作为应用函子上的一个 monoid。 不过，我不确定这是否特别有用。

使用上述Where 方法，您可以像这样通过IsNullOrEmpty 之类的检查将Maybe 值线程化：

var m = "foo".ToMaybe();
var inspected = m.Where(s => !string.IsNullOrEmpty(s));

这将使m 原封不动地通过，而以下则不会：

var m = "".ToMaybe();
var inspected = m.Where(s => !string.IsNullOrEmpty(s));

你可以对 Nullable<T> 做同样的事情，但我会把它作为练习 ?

您也可以使用 C# 8 的新 可空引用类型 语言特性来做到这一点，但我还没有尝试过。

【讨论】：

所以我想如果我要使用正确的Maybes 做我想做的事情，它将涉及每个潜在的空字符串是Maybe<string> 并做一些嵌套的Match或后备调用。

@Bondolin 您不必处理嵌套的 Maybes。这就是SelectMany 的用途；它会随着您的移动而变平。