如何使用 State monad 或 StateT monad 转换器来模拟 IO monad 来测试在基于 IO 的 Monadic 堆栈中运行的函数？

Question

在测试中使用

State

作为

IO

的替代品

采用这样一个简单的函数

foo :: IO ()
foo = putStrLn "ciao"

这是不可测试的，因为它会影响终端的状态，我无法为其编写测试。

使用here建议的方法，可以用受类型

m

约束的通用单子

class

重写上述内容，例如名为

IOLike

，这需要实现者，其中之一就是

IO

本身，定义

putStrLn

。

在代码中这意味着我们定义了这个

class

，

import Prelude hiding (putStrLn)
class IOLike m where
  putStrLn :: String -> m ()

编写

IO

,

的简单实现

import Prelude hiding (putStrLn)
import qualified Prelude as P (putStrLn)
instance IOLike IO where
  putStrLn = P.putStrLn

为

State

monad 编写所需的实现，用于在测试中模仿

IO

，

import MTLPrelude
instance IOLike (State String) where
  putStrLn str = modify' $ \s -> s ++ str

上述代码到位后，我们可以将

foo

的定义更改为

foo :: IOLike m => m ()
foo = putStrLn "ciao"

现在可以通过生产代码在

IO

monad 中使用，

main :: IO ()
main = do
  foo

并在

State

monad 中通过测试代码

main :: IO ()
main = do
  P.putStrLn $ foo `execState` ""

其中

""

是表示终端状态的字符串的初始状态。

P.putStrLn

应该更改为例如通过

QuickCheck

做出的某些断言。

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到目前为止一切都很好，但是...

如何使用

State

作为基于

IO

的单子堆栈的替代方案？

但是现在假设我们有另一个函数，

bar

，它意味着在更复杂的 monad 中运行，并在单子堆栈的底部有一个

MonadIO

，例如

bar :: (MonadIO m, MonadReader String m) => m ()
bar = do
  e <- ask
  liftIO $ P.putStrLn $ "ciao" ++ show e

它将在

IO

monad 中运行，

main :: IO ()
main = do
  bar `runReaderT` "env"

再次，我想更改

bar

，以便它可以在任何

IOLike

monad 中运行：

bar :: (IOLike m, MonadReader String m) => m ()
bar = do
  e <- ask
  putStrLn $ "ciao" ++ show e

问题是上面的代码甚至无法在

IO

monad 中运行，

main :: IO ()
main = do
  bar `runReaderT` "env"

因为它会出现

No instance for ‘IOLike (ReaderT String IO)’

错误，更不用说尝试在

State

monad 中运行它了，在测试代码中，

IO

，

的角色

main :: IO ()
main = do
  P.putStrLn $ bar `runReaderT` "env" `execState` ""

因为这也有错误，

No instance for ‘IOLike (ReaderT String (StateT String Identity))’

。

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很明显，问题在于让

State String

实现

IOLike

并不意味着任何带有

StateT String m

层的单子堆栈也是

IOLike

。

我想解决方案包括编写一个

instance

来表达任何具有

StateT String

层的单子堆栈都是

IOLike

的想法，但我该怎么做呢？

我尝试将我为

instance

编写的原始

State String

更改为以下内容：

instance (MonadState String m) => IOLike m where
  putStrLn str = modify' $ \s -> s ++ str

但是我得到的是这个错误：

 • The constraint ‘MonadState String m’
     is no smaller than the instance head ‘IOLike m’
 • In the instance declaration for ‘IOLike m’
 • Perhaps you intended to use UndecidableInstances

Answer 1

如果你保留原来的

instance IOLike (State String)

，但也添加这个，那么它就可以了：

instance (Monad m, IOLike m) => IOLike (ReaderT r m) where
  putStrLn = lift . putStrLn