I just posted stateful-mtl and pqueue-mtl 1.0.2, making use of the new approach to single-threaded ST wrapping.&nbsp; I discovered while making the modifications to both packages that the MonadSTTrans type class was unnecessary, enabling a cleaner integration with mtl proper.&nbsp; I&#39;m pretty confident that this approach is airtight, but let me know if you encounter contradictions or problems.<br>
<br clear="all">Louis Wasserman<br><a href="mailto:wasserman.louis@gmail.com">wasserman.louis@gmail.com</a><br>
<br><br><div class="gmail_quote">On Mon, Feb 16, 2009 at 10:21 AM, Sittampalam, Ganesh <span dir="ltr">&lt;<a href="mailto:ganesh.sittampalam@credit-suisse.com">ganesh.sittampalam@credit-suisse.com</a>&gt;</span> wrote:<br>
<blockquote class="gmail_quote" style="border-left: 1px solid rgb(204, 204, 204); margin: 0pt 0pt 0pt 0.8ex; padding-left: 1ex;">



<div>
<div dir="ltr" align="left"><span><font color="#800000" face="Arial" size="2">Oh, I see, every derived monad has to have an &#39;s&#39; in its 
type somewhere.</font></span></div><br>
<div dir="ltr" align="left" lang="en-us">
<hr>
<font face="Tahoma" size="2"><div class="Ih2E3d"><b>From:</b> Louis Wasserman 
[mailto:<a href="mailto:wasserman.louis@gmail.com" target="_blank">wasserman.louis@gmail.com</a>] <br></div><b>Sent:</b> 16 February 2009 
16:17<div><div></div><div class="Wj3C7c"><br><b>To:</b> Sittampalam, Ganesh<br><b>Cc:</b> Dan Doel; Henning 
Thielemann; <a href="mailto:haskell-cafe@haskell.org" target="_blank">haskell-cafe@haskell.org</a><br><b>Subject:</b> Re: [Haskell-cafe] 
ANNOUNCE: pqueue-mtl, stateful-mtl<br></div></div></font><br></div><div><div></div><div class="Wj3C7c">
<div></div>But the m -&gt; s dependency will have been removed by the time runST 
gets a hold of it!&nbsp; It works, I just tested 
it.<br><br>*Control.Monad.Array.ArrayM&gt; :t runST (runArrayT 5 Nothing 
getContents)<br>runST (runArrayT 5 Nothing getContents) :: [Maybe 
a]<br>*Control.Monad.Array.ArrayM&gt; runST (runArrayT 5 Nothing 
getContents)<br>[Nothing,Nothing,Nothing,Nothing,Nothing]<br><br>There is, 
unfortunately, one last key point needed in this approach: the transformer 
cannot implement MonadTrans, which requires that it work for all monads.&nbsp; 
The hack I added is<br><br>class MonadSTTrans s t where<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
stLift :: MonadST s m =&gt; m a -&gt; t m a<br><br>instance MonadTrans t =&gt; 
MonadSTTrans s t where<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp; stLift = lift<br><br>which, as a 
side effect, makes explicit the distinction between normal monad transformers 
and ST-wrapped monad transformers.<br><br clear="all">Louis Wasserman<br><a href="mailto:wasserman.louis@gmail.com" target="_blank">wasserman.louis@gmail.com</a><br><br><br>
<div class="gmail_quote">On Mon, Feb 16, 2009 at 10:04 AM, Sittampalam, Ganesh 
<span dir="ltr">&lt;<a href="mailto:ganesh.sittampalam@credit-suisse.com" target="_blank">ganesh.sittampalam@credit-suisse.com</a>&gt;</span> 
wrote:<br>
<blockquote class="gmail_quote" style="border-left: 1px solid rgb(204, 204, 204); margin: 0pt 0pt 0pt 0.8ex; padding-left: 1ex;">
  <div>
  <div dir="ltr" align="left"><span><font color="#800000" face="Arial" size="2">I don&#39;t 
  think this can be right, because the m -&gt; s dependency will contradict the 
  universal quantification of s required by runST. In other words, unwrapping 
  the transformers will leave you with an ST computation for a specific s, which 
  runST will reject.</font></span></div><br>
  <div dir="ltr" align="left" lang="en-us">
  <hr>
  <font face="Tahoma" size="2"><b>From:</b> Louis Wasserman [mailto:<a href="mailto:wasserman.louis@gmail.com" target="_blank">wasserman.louis@gmail.com</a>] <br><b>Sent:</b> 16 February 2009 
  16:01<br><b>To:</b> Sittampalam, Ganesh<br><b>Cc:</b> Dan Doel; Henning 
  Thielemann; <a href="mailto:haskell-cafe@haskell.org" target="_blank">haskell-cafe@haskell.org</a>
  <div>
  <div></div>
  <div><br><b>Subject:</b> Re: [Haskell-cafe] ANNOUNCE: pqueue-mtl, 
  stateful-mtl<br></div></div></font><br></div>
  <div>
  <div></div>
  <div>
  <div></div>Overnight I had the following thought, which I think could work 
  rather well.&nbsp; The most basic implementation of the idea is as 
  follows:<br><br>class MonadST s m | m -&gt; s where<br>
  <div style="margin-left: 40px;">liftST :: ST s a -&gt; m 
  a<br></div><br>instance MonadST s (ST s) where ...<br>instance MonadST s m 
  =&gt; MonadST ...<br><br>newtype FooT m e = FooT (StateT Foo m 
  e)<br><br>instance (Monad m, MonadST s m) =&gt; Monad (FooT m) where 
  ...<br><br>instance (Monad m, MonadST s m) =&gt; MonadBar (FooT m) where<br>
  <div style="margin-left: 40px;">&lt;operations using an ST 
  state&gt;<br></div><br>instance (Monad m, MonadST s m)&nbsp; =&gt; MonadST s 
  (FooT m) where ...<br><br>The point here is that a MonadST instance guarantees 
  that the bottom monad is an ST -- and therefore single-threaded of necessity 
  -- and grants any ST-based monad transformers on top of it access to its 
  single state thread.<br><br>The more fully general approach to guaranteeing an 
  underlying monad is single-threaded would be to create a dummy state parameter 
  version of each single-threaded monad -- State, Writer, and Reader -- and add 
  a typeclass called MonadThreaded or something.<br><br>The real question with 
  this approach would be how to go about unwrapping ST-based monad transformers 
  in this fashion: I&#39;m thinking that you would essentially perform unwrapping of 
  the outer monad using an ST computation which gets lifted to the next-higher 
  monad.&nbsp; So, say, for example:<br><br>newtype MonadST s m =&gt; ArrayT e m 
  a = ArrayT {execArrayT :: StateT (STArray s Int e) m a}<br><br>runArrayT :: 
  (Monad m, MonadST s m) =&gt; Int -&gt; ArrayT e m a -&gt; m a<br>runArrayT n m 
  = liftST (newArray_ (0, n-1)) &gt;&gt;= evalStateT (execArrayT m)<br><br>Key 
  points: <br>- A MonadST s m instance should <i>always</i> imply that the 
  bottom-level monad is of type ST s, preferably a bottom level provided when 
  defining a monad by stacking transformers.&nbsp; The fact that the bottom 
  monad is in ST should guarantee single-threaded, referentially transparent 
  behavior.<br>- A non-transformer implementation of an ST-bound monad 
  transformer would simply involve setting the bottom monad to ST, rather than 
  Identity as for most monad transformers.<br>- Unwrapping an ST-bound monad 
  transformer involves no universal quantification on the state type.&nbsp; 
  After all transformers have been unwrapped, it should be possible to invoke 
  runST on the final ST s a.<br>- Both normal transformers and ST-bound 
  transformers should propagate MonadST.<br><br>I&#39;m going to go try implementing 
  this idea in stateful-mtl now...<br><br clear="all">Louis Wasserman<br><a href="mailto:wasserman.louis@gmail.com" target="_blank">wasserman.louis@gmail.com</a><br><br><br>
  <div class="gmail_quote">On Mon, Feb 16, 2009 at 3:07 AM, Sittampalam, Ganesh 
  <span dir="ltr">&lt;<a href="mailto:ganesh.sittampalam@credit-suisse.com" target="_blank">ganesh.sittampalam@credit-suisse.com</a>&gt;</span> wrote:<br>
  <blockquote class="gmail_quote" style="border-left: 1px solid rgb(204, 204, 204); margin: 0pt 0pt 0pt 0.8ex; padding-left: 1ex;">
    <div>
    <div dir="ltr" align="left"><span><font color="#800000" face="Arial" size="2">Well, I 
    think a type system like Clean&#39;s that had linear/uniqueness types could 
    &quot;fix&quot; the issue by actually checking that the state is single-threaded (and 
    thus stop you from applying it to a &quot;forking&quot; monad). But there&#39;s a 
    fundamental operational problem that ST makes destructive updates, so to 
    support it as a monad transformer in general you&#39;d need a type system that 
    actually introduced fork operations (which &quot;linear implicit parameters&quot; used 
    to do in GHC , but they were removed because they were quite complicated 
    semantically and noone really used them).</font></span></div><br>
    <div dir="ltr" align="left" lang="en-us">
    <hr>
    <font face="Tahoma" size="2"><b>From:</b> <a href="mailto:haskell-cafe-bounces@haskell.org" target="_blank">haskell-cafe-bounces@haskell.org</a> [mailto:<a href="mailto:haskell-cafe-bounces@haskell.org" target="_blank">haskell-cafe-bounces@haskell.org</a>] <b>On Behalf Of 
    </b>Louis Wasserman<br><b>Sent:</b> 16 February 2009 03:31<br><b>To:</b> Dan 
    Doel<br><b>Cc:</b> Henning Thielemann; <a href="mailto:haskell-cafe@haskell.org" target="_blank">haskell-cafe@haskell.org</a><br><b>Subject:</b> Re: 
    [Haskell-cafe] ANNOUNCE: pqueue-mtl, stateful-mtl<br></font><br></div>
    <div>
    <div></div>
    <div>
    <div></div>Okay, I tested it out and the arrow transformer has the same 
    problem.&nbsp; I realized this after I sent the last message -- the point is 
    that at any particular point, intuitively there should be exactly one copy 
    of a State# s for each state thread, and it should never get duplicated; 
    allowing other monads or arrows to hold a State# s in any form allows them 
    to hold more than one, violating that goal.<br><br>I&#39;m not entirely 
    convinced yet that there <i>isn&#39;t</i> some really gorgeous type system magic 
    to fix this issue, like the type-system magic that motivates the type of 
    runST in the first place, but that&#39;s not an argument that such magic 
    exists...it&#39;s certainly an interesting topic to mull.<br><br clear="all">Louis 
    Wasserman<br><a href="mailto:wasserman.louis@gmail.com" target="_blank">wasserman.louis@gmail.com</a><br><br><br>
    <div class="gmail_quote">On Sun, Feb 15, 2009 at 9:20 PM, Dan Doel <span dir="ltr">&lt;<a href="mailto:dan.doel@gmail.com" target="_blank">dan.doel@gmail.com</a>&gt;</span> wrote:<br>
    <blockquote class="gmail_quote" style="border-left: 1px solid rgb(204, 204, 204); margin: 0pt 0pt 0pt 0.8ex; padding-left: 1ex;">
      <div>On Sunday 15 February 2009 9:44:42 pm Louis Wasserman wrote:<br>&gt; 
      Hello all,<br>&gt;<br>&gt; I just uploaded stateful-mtl and pqueue-mtl 
      1.0.1. &nbsp;The ST monad<br>&gt; transformer and array transformer have 
      been removed -- I&#39;ve convinced<br>&gt; myself that a heap transformer 
      backed by an ST array cannot be<br>&gt; referentially transparent -- and 
      the heap monad is now available only as a<br>&gt; basic monad and not a 
      transformer, though it still provides priority queue<br>&gt; functionality 
      to any of the mtl wrappers around it. &nbsp;stateful-mtl retains a<br>&gt; 
      MonadST typeclass which is implemented by ST and monad transformers 
      around<br>&gt; it, allowing computations in the the ST-bound heap monad to 
      perform ST<br>&gt; operations in its thread.<br>&gt;<br>&gt; Since this 
      discussion had largely led to the conclusion that ST can only be<br>&gt; 
      used as a bottom-level monad, it would be pretty uncool if ST 
      computations<br>&gt; couldn&#39;t be performed in a monad using ST internally 
      because the ST thread<br>&gt; was hidden and there was no way to place ST 
      computations &#39;under&#39; the outer<br>&gt; monad. &nbsp;Anyway, it&#39;s 
      essentially just like the MonadIO typeclass, except<br>&gt; with a 
      functional dependency on the state type.<br>&gt;<br>&gt; There was a 
      question I asked that never got answered, and I&#39;m still<br>&gt; curious: 
      would an ST *arrow* transformer be valid? &nbsp;Arrows impose<br>&gt; 
      sequencing on their operations that monads don&#39;t... &nbsp;I&#39;m going to 
      test out<br>&gt; some ideas, I think.<br><br></div>Your proposed 
      type:<br><br>&nbsp;State (Kleisli []) x y = (s, x) -&gt; [(s, 
      y)]<br><br>is (roughly) isomorphic to:<br><br>&nbsp;x -&gt; StateT s [] y 
      = x -&gt; s -&gt; [(s, y)]<br><br>The problem with an ST transformer is 
      that the state parameter needs to be<br>used linearly, because that&#39;s the 
      only condition under which the optimization<br>of mutable update is safe. 
      ST ensures this by construction, as opposed to<br>other languages (Clean) 
      that have type systems that can express this kind of<br>constraint 
      directly. However, with STT, whether the state parameter is 
      used<br>linearly is a function of the wrapped monad. You&#39;d have to give a 
      more fleshed<br>out version of your proposed state arrow transformer, but 
      off the top of my<br>head, I&#39;m not sure it&#39;d be any better.<br><font color="#888888"><br>-- Dan<br></font></blockquote></div><br></div></div>
    <div>
    <p></p><pre>==============================================================================
Please access the attached hyperlink for an important electronic communications disclaimer: 

<a href="http://www.credit-suisse.com/legal/en/disclaimer_email_ib.html" target="_blank">http://www.credit-suisse.com/legal/en/disclaimer_email_ib.html</a>
==============================================================================
</pre></div></div></blockquote></div><br>
  <p></p><pre>==============================================================================
Please access the attached hyperlink for an important electronic communications disclaimer: 

<a href="http://www.credit-suisse.com/legal/en/disclaimer_email_ib.html" target="_blank">http://www.credit-suisse.com/legal/en/disclaimer_email_ib.html</a>
==============================================================================
</pre></div></div></div></blockquote></div><br>
<p></p><pre>==============================================================================
Please access the attached hyperlink for an important electronic communications disclaimer: 

<a href="http://www.credit-suisse.com/legal/en/disclaimer_email_ib.html" target="_blank">http://www.credit-suisse.com/legal/en/disclaimer_email_ib.html</a>
==============================================================================
</pre></div></div></div>
</blockquote></div><br>