Haskell中为自定义Monad Transformer实现liftIO风格lift函数的问题

问题根因 #

该设计存在根本性缺陷，核心问题出在MonadDB类型类中liftDB的签名设计：
liftDB的签名forall m' a. Monad m' => DatabaseT m' a -> m a对m'做了全称量化，意味着调用方可以任意选择m'的类型，而实例实现要求m'必须和实例的底层m完全相等，无法满足对任意m'的适配要求，因此触发编译错误。
参考的MonadIO之所以能正常工作，是因为IO是具体的基础Monad而非Monad变换器，不存在多态的底层参数，liftIO :: IO a -> m a仅要求把固定的IO动作提升到上层栈，不存在类型匹配冲突。

可行的实现方案 #

有两种主流方案可以实现跨栈调用数据库操作的需求：

方案1：固定DatabaseT的底层Monad（简单快捷） #

如果没有自定义底层Monad的需求，可以直接把DatabaseT的底层固定为IO，此时它和IO一样是具体的Monad，完全可以照搬MonadIO的设计：

-- 不再保留多态的m参数，底层固定为IO
type DatabaseT = StateT DatabaseState (ExceptT DatabaseError IO)

class Monad m => MonadDB m where
  liftDB :: DatabaseT a -> m a

-- 基础实例直接用id
instance MonadDB DatabaseT where
  liftDB = id

-- 上层变换器的实例可以通过lift实现，比如StateT的实例：
instance MonadDB m => MonadDB (StateT s m) where
  liftDB = lift . liftDB
-- 其他ExceptT、ReaderT等变换器的实例同理，也可以用GHC扩展自动推导

方案2：MTL风格类型类设计（更灵活，符合Haskell生态惯例） #

这是Haskell生态更推荐的做法，不需要单独定义liftDB，而是把所有数据库操作直接抽象到MonadDB类型类中：

class Monad m => MonadDB m where
  connectDB :: DBMode -> m ()
  isConnected :: m Bool
  -- 其余所有数据库操作都在这里声明

-- 给DatabaseT写基础实现实例
instance MonadIO m => MonadDB (DatabaseT m) where
  connectDB = 原connectDB实现
  isConnected = 原isConnected实现

后续在上层Monad栈（比如ReaderT AppConfig DatabaseT）使用时，只需要配合GeneralizedNewtypeDeriving或者DeriveAnyClass扩展就能自动派生MonadDB实例，直接调用connectDB、isConnected方法即可，不需要手动写任何lift操作，可适配任意层数的变换器栈。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者vipeout