3-25.【函数式编程】Monad 与 Functor 的区别？

Monad 与 Functor 的区别？Optional / Result 是如何体现 Monad 的 bind (flatMap) 语义？

1️⃣ Functor vs Monad

特性	Functor	Monad
核心操作	map	flatMap（或 bind >>=）
输入输出	(A -> B) 映射到 F<A> -> F<B>	(A -> M<B>) 映射到 M<A> -> M<B>
容器内函数	函数返回普通值	函数返回同类型容器
组合能力	只能处理单层映射	可以处理“嵌套容器”，避免多层嵌套
规律	恒等 + 组合	左单位元 + 右单位元 + 结合律

简单理解：

• Functor 只能把函数应用到容器里的值
• Monad 可以把返回值本身是容器的函数“平铺”到容器中，避免嵌套

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2️⃣ Optional 的 Monad 行为

普通 map (Functor)

let x: Int? = 5
let y = x.map { $0 * 2 } // Optional(10)

• 输入 (Int -> Int)
• 输出 Optional<Int>
• 不能直接处理返回 Optional 的函数，否则会得到 Optional<Optional<Int>>

func half(_ x: Int) -> Int? {
    x % 2 == 0 ? Optional(x/2) : nil
}

let result = x.map(half) // Optional<Optional<Int>>
print(result) // Optional(Optional(2))

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flatMap (Monad)

let result = x.flatMap(half) // Optional(2)

• 输入 (Int -> Optional<Int>)
• 输出 Optional<Int>，平铺嵌套容器
• 避免 Optional
• 体现 Monad 的 bind 语义

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完整示例

let numbers: [Int?] = [2, 3, 4]

func half(_ x: Int) -> Int? {
    x % 2 == 0 ? x / 2 : nil
}

// 链式调用
let result = numbers.compactMap { $0 }.map(half)       // [Optional(1), Optional(nil), Optional(2)]
let flatResult = numbers.compactMap { $0 }.compactMap(half) // [1, 2]

• flatMap/compactMap 可以“解嵌套”，体现 Monad 语义

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3️⃣ Result 的 Monad 行为

普通 map (Functor)

let success: Result<Int, Error> = .success(10)

func toString(_ x: Int) -> Result<String, Error> {
    .success("Value: (x)")
}

let mapped = success.map(toString)
print(mapped) // Result<Result<String, Error>, Error>  ← 嵌套容器

• map 会把返回的 Result 包裹一层 → Result<Result<…>>

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flatMap (Monad)

let flatMapped = success.flatMap(toString)
print(flatMapped) // Result<String, Error>

• flatMap 会平铺嵌套容器
• 只处理 success，failure 自动传递
• 链式组合多个可能失败操作非常自然

func addTen(_ x: Int) -> Result<Int, Error> {
    .success(x + 10)
}

let finalResult = success
    .flatMap(addTen)
    .flatMap(toString)

print(finalResult) // Result<String, Error> -> "Value: 20"

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4️⃣ 核心总结

概念	Functor	Monad
基本操作	map(f: (A)->B)	flatMap(f: (A)->M<B>)
是否处理嵌套	❌ map(A->M) 会嵌套	✅ flatMap 平铺嵌套
容器类型	Optional, Result, Array 等	Optional, Result, Array 等
适用场景	单值映射	链式调用、可能失败操作、容器嵌套解包
Swift 示例	Optional.map, Result.map	Optional.flatMap, Result.flatMap

简单记忆：

• Functor = “容器里的值做映射”
• Monad = “容器里的值做映射，并平铺嵌套容器”