如何使用 State monad 重构代码以通过添加更多函数来增加模块化？

Question

我正在尝试掌握 monad 的窍门。我认为使用 state monad 是个好习惯。

使用来自 CLaSH 的 UART Rx：

-- UART RX Logic
data RxReg
  = RxReg
  { _rx_reg        :: BitVector 8
  , _rx_data       :: BitVector 8
  , _rx_sample_cnt :: Unsigned 4
  , _rx_cnt        :: Unsigned 4
  , _rx_frame_err  :: Bool
  , _rx_over_run   :: Bool
  , _rx_empty      :: Bool
  , _rx_d1         :: Bit
  , _rx_d2         :: Bit
  , _rx_busy       :: Bool
  }

makeLenses ''RxReg

uartRX r@(RxReg {..}) rx_in uld_rx_data rx_enable = flip execState r $ do
  -- Synchronise the async signal
  rx_d1 .= rx_in
  rx_d2 .= _rx_d1
  -- Uload the rx data
  when uld_rx_data $ do
    rx_data  .= _rx_reg
    rx_empty .= True
  -- Receive data only when rx is enabled
  if rx_enable then do
    -- Check if just received start of frame
    when (not _rx_busy && _rx_d2 == 0) $ do
      rx_busy       .= True
      rx_sample_cnt .= 1
      rx_cnt        .= 0
    -- Star of frame detected, Proceed with rest of data
    when _rx_busy $ do
      rx_sample_cnt += 1
      -- Logic to sample at middle of data
      when (_rx_sample_cnt == 7) $ do
        if _rx_d1 == 1 && _rx_cnt == 0 then
          rx_busy .= False
        else do
          rx_cnt += 1
          -- start storing the rx data
          when (_rx_cnt > 0 && _rx_cnt < 9) $ do
            rx_reg %= replaceBit (_rx_cnt - 1) _rx_d2
          when (_rx_cnt == 9) $ do
            rx_busy .= False
            -- Check if End of frame received correctly
            if _rx_d2 == 0 then
              rx_frame_err .= True
            else do
              rx_empty     .= False
              rx_frame_err .= False
              -- Check if last rx data was not unloaded
              rx_over_run  .= not _rx_empty
  else do
    rx_busy .= False

我如何将 when 逻辑移动到它们自己的函数中？我一直在玩这个，但镜头似乎引起了问题。

Could not deduce Control.Monad.State.Class.MonadState from .=

我认为有一个功能here

我失踪了。

我想做类似

的事情

newFun = when (not _rx_busy && _rx_d2 == 0) $ do
         rx_busy       .= True
         rx_sample_cnt .= 1
         rx_cnt        .= 0

我认为我需要像 execState 这样的功能。

所以我的问题是，

我应该使用什么？
该函数的作用是什么使其可以与其他函数组合？
如果 monad 只是组合，为什么我不能在没有 execState 类型函数的函数中使用 when？
还有哪些其他方法可以提高此代码的模块化程度？

Answer 1

在你的定义中newFun

newFun = when (not _rx_busy && _rx_d2 == 0) $ do
         rx_busy       .= True
         rx_sample_cnt .= 1
         rx_cnt        .= 0

您正在尝试引用 _rx_busy 和 _rx_d2，它们是 RxReg 类型的记录字段。在 uartRX 中，第一个参数是 RxReg，RecordWildCards 语言扩展用于通过将参数与模式 RxReg{..} 匹配来绑定所有字段名称。所以你要么需要传递 r 本身，要么至少传递 _rx_busy 和 _rx_d2，从 uartRX 到 newFun；即有

newFun busy d2 = when (not busy && d2 == 0) $ do
    ...

或

newFun RxReg{..} = when (not _rx_busy && _rx_d2 == 0) $ do
    ...

如何使用 State monad 重构代码以通过添加更多函数来增加模块化？

How to refactor code using the State monad in order to increase modularity by adding more functions?

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