用于编写破坏性运算符的更好界面，第二部分

Question

看我之前的 问题 关于编写 opencv 运算符以解释正在发生的事情。

我想出了一个新的接口，允许以一种可组合的方式组合破坏性的二进制操作：

newtype IOP a b = IOP (a -> IO b)

instance Category IOP where
    id = IOP return
    (IOP f) . (IOP g)  = IOP $ g >=> f

(&#&) :: IOP (Image c d) e -> IOP (Image c d) f 
             -> IOP (Image c d) (Image c d,Image c d)
(IOP f) &#& (IOP g) = IOP $ op
    where 
        op i = withClone i $ \cl -> (f i >> g cl >> return (i,cl))

runIOP (IOP f) img = withClone img f 

这样我就可以轻松地表达“减去高斯运算符”：

subtract  :: IOP (Image c d, Image c1 d1) (Image c d)
mulScalar :: d -> IOP (Image c d) (Image c d)
subtractScalar :: d -> IOP (Image c d) (Image c d)
gaussian  :: (Int, Int) -> IOP (Image GrayScale D32) (Image GrayScale D32)

(gaussian (11,11) &#& id) >>> subtract >>> mulScalar 5

对我来说，这似乎是一个非常安全的替代方案，尽管从某种意义上来说它不是最佳选择，如果减去后的某些操作需要这样做，它可能也可以重新使用克隆图像。但它似乎仍然是完全纯净且未优化版本的可接受的替代方案：

mulScalar 5 $ gaussian (11,11) img `subtract` img
-- Or with nicer names for the operators
5 * gaussian (11,11) img - img

问题

1. 首先，这是一个合理的结构吗？
2. 有没有理由更喜欢前面的结构 问题?
3. 您如何扩展它来实现“找到图像中的最小值，从图像中减去它，然后将图像与其范围（即最大值-最小值）相乘”的操作。
4. 我应该将这些问题分成多个问题吗？

Answer 1

继续哈马尔的评论，您可以从使用 kleisli 组合开始，完全避免 IOP。为了清楚起见，我将 ImageOp 作为类型同义词。另外，我将它专门化为始终返回单位，并相应地更改了一些其他类型签名，以便我们在变异函数（返回单位）和克隆函数（返回新值）和函数之间存在类型差异 apOp 它应用变异函数并返回变异值，以便我们可以轻松链接变异。

type ImageOp c d -> Image c d -> IO ()

(&#&) :: ImageOp c d -> ImageOp c d -> (Image c d) -> IO (Image c d, Image c d)
f &#& g = \i -> withClone i $ \cl -> f i >> g cl >> return (i,cl)

apOp :: ImageOp c d -> Image c d -> IO (Image c d)
apOp iop x = fmap x (iop x)

subtract  ::  Image c d ->  ImageOp c1 d1
mulScalar :: d -> ImageOp (Image c d)
subtractScalar :: d -> ImageOp (Image c d)
gaussian  :: (Int, Int) -> ImageOp GrayScale D32

myFun = (gaussian (11,11) &#& id) >=> (\(x,y) -> apOp (subtract x) y) >=> apOp (mulScalar 5) 

--pointfree
myFun = (gaussian (11,11) &#& id) >=> uncurry (apOp . subtract) >=> apOp (mulScalar 5) 

编辑如果你喜欢的话可以写 &#& 整齐地如下：

f &#& g = uncurry (liftM2 (,)) . (apOp f &&& withClone (apOp g))

我认为，这是这种风格非常具有表现力的一个很好的论据。