Monads in Modern C++

• 语言: 英语
• 格式: .pdf
• 来源: github.com/CppCon

摘要

文档讨论了C++中Monads的概念及其在现代C++中的应用。Monads是一种函数编程结构，用于将函数片段组合并包装其返回值，减少了处理常见操作（如错误处理或并发）的代码冗余。文档探讨了std::monad和std::functor的提案，包括未成功的p0650r0和p1054R0，以及在std::execution framework（如P2300R6）中的实现。通过示例代码展示了std::optional的Monad功能，如and_then操作符的使用，并讨论了其在并发编程中的潜力，特别是与std::future的结合。最后，提出了关于智能指针、容器和Monads/函子的关系的开放性问题。

AI总结

《Monads in Modern C++》文档总结：
本文档围绕C++中的单体（Monad）概念展开，重点探讨其在现代C++中的实现、应用及相关问题。以下是核心内容：

1. **单体的定义与作用**
单体是一种函数式编程中的结构，用于将程序片段组合在一起，并为返回值增加额外的计算。单体定义了两种操作：
- 将值包装在单体类型中（如`wrap`）
- 组合输出单体类型的函数（如`and_then`或`bind`）

单体的目的是简化代码，处理异常值、副作用或控制流，并将复杂的函数序列转化为简洁的流水线。

2. **C++中的单体实现**
- 提案`P0650R0`曾尝试将单体引入C++标准，但未成功。
- Boost.Hana通过`Functor`和`Monad`概念实现了类似的功能，支持`lazy`、`optional`、`tuple`等类型。
- 文档举例了`std::optional`的使用，展示了如何通过`std::functor::map`和`std::monad::bind`组合函数。

3. **单体与函子（Functor）的关系**
单体是函子的扩展，满足额外的操作（如`and_then`），可以看作是“变换后再连接”。与函子相比，单体更强大，常用于处理嵌套结构。

4. **单体的应用场景**
- 处理可能的错误或缺失值（如`std::optional`）。
- 简化并发编程中的未来对象（如`std::future`）。
- 在C++的`std::execution`框架（P2300R6）中，单体用于处理异步算法和调度器（Senders/Receivers）。

5. **单体的重要性**
单体通过将复杂的函数序列抽象为流水线，简化了代码的控制流和副作用，使得并发编程和错误处理更为高效和可读。

6. **相关问题与思考**
- 如何将单体与智能指针（如`std::unique_ptr`）结合使用？
- 容器（如`std::array`、`std::vector`）是否可以作为函子或单体？
- 单体在C++标准化中的未来发展方向（如并行执行框架）。

总结来看，单体在现代C++中具有广泛的应用潜力，尽管其在标准化过程中仍存在挑战，但其简化代码和提升效率的能力使其值得关注和探索。