十分钟魔法练习：提升

By 「玩火」

前置技能：Java基础，HKT，Monad

概念

提升（Lifting）指的是把一个通用函数变成容器映射函数的操作。

比如把 Function<A, B> 变成 Function<M<A>, M<B>> 就是一种提升操作。而由于被操作的函数有一个参数所以这个操作也叫 lift1 。

注意被提升的函数可以有不止一个参数，我们也可以把 BiFunction<A, B, C> 提升为 BiFunction<M<A>, M<B>, M<C>> 。这样两个参数的提升可以称为 lift2 。

同样，被提升的函数可以没有参数，这时候我们可以看成没有这个函数，也就是把 A 提升为 M<A> 。这样的提升可以称为 lift0 。实际上它也和 Monad 中的 pure 是同构的。

也就是说：

<A> M<A> 
    lift0(A f) {}
<A, B> Function<M<A>, M<B>> 
    lift1(Function<A, B> f) {}
<A, B, C> BiFunction<M<A>, M<B>, M<C>>
    lift2(Function<A, B, C>) {}

fmap

看到这个函数签名肯定有人会拍案而起：这不就是 fmap 么？

fmap is a lifting surly. 因为它符合 lifting 的函数签名，但是 lifting 并不一定是 fmap 。只要符合这样的函数签名就可以说是一个 lifting 。

比如对于 list 来说 f -> x -> x.tail().map(f) 也符合 lifting 的函数签名但很显然它不是一个 fmap 函数。或者说很多改变结构的函数和 fmap 组合还是一个 lifting 函数。

除此之外呢

回到上面那个函数签名，里面有个非泛型的参数 M ，这个 M 可以是个泛型参数，可以是个包装器比如 Maybe ，也可以是个线性容器比如 List ，可以是个非线性的容器比如 Set ，甚至可以是抽象容器比如 Function 。

同时提升操作也可能对容器结构做出一些改变，尤其是对于多参函数的提升可能会对函数的参数做出一些组合。比如对于 List 来说 lift2 既可以是 zipMap 也可也是以 f 为操作的卷积。

liftM

对于 Monad 来说，存在一种通用的提升操作叫 liftM ，比如对于 List 来说 liftM2 就是：

<A, B, C>
BiFunction<List<A>, List<B>, List<C>>
liftM2List(BiFunction<A, B, C> f) {
    HKTListM m = new HKTListM();
    return (ma, mb) -> HKTList.narrow(
             m.flatMap(new HKTList<>(ma),
        a -> m.flatMap(new HKTList<>(mb),
        b -> m.pure(f.apply(a, b))))
    ).value;
}

而对 Integer::sum 进行提升以后的函数输入 [1, 2, 3] 和 [2, 3, 4] 就会得到 [3, 4, 5, 4, 5, 6, 5, 6, 7] 。实际上就是对于任意两个元素组合操作。

再比如 liftM5 在 Haskell 中的表述为：

liftM5 f ma mb mc md me = do
  a <- ma
  b <- mb
  c <- mc
  d <- md
  e <- me
  pure (f a b c d e)

也就是 liftM[n] 就相当于嵌套 n 层 flatMap 提取 Monad 中的值然后应用给被提升的函数。