Critique of the IO monad being viewed as a state monad operating on the world

The IO monad in Haskell is often explained as a state monad where the state is the world. So a value of type IO a monad is viewed as something like worldState -> (a, worldState).

Some time ago I read an article (or a blog/mailing list post) that criticized this view and gave several reasons why it’s not correct. But I cannot remember neither the article nor the reasons. Anybody knows?

Edit: The article seems lost, so let’s start gathering various arguments here.
I’m starting a bounty to make things more interesting.

Edit: The article I was looking for is Tackling the awkward squad: monadic input/output, concurrency, exceptions, and foreign-language calls in Haskell by Simon Peyton Jones. (Thanks to TacTics’s answer.)

6

The problem with IO a = worldState -> (a, worldState) is that if this were true then we could prove that forever (putStrLn "Hello") :: IO a and undefined :: IO a are equal. Here is the proof courtesy of dolio (2010, irc):

forever m
 =
m >> forever m
 =
fix (r -> m >> r)
 = {definition of >> for worldState -> (a, worldState)}
fix (r -> w -> r (snd $ m w))

Lemma: (r w -> r (snd $ m w)) ⊥ = ⊥

(r w -> r (snd $ m w)) ⊥
  =
w -> ⊥ (snd $ m w))
  =
⊥ . snd . m
  =
⊥

Therefore forever m = fix (r -> w -> r (snd $ m w)) = ⊥

In particular forever (putStrLn "Hello") = ⊥ and hence forever (putStrLn "Hello") and undefined are equivalent programs. However, clearly they are not supposed to be considered equivalent programs, in theory or in practice.

Notice that this model is wrong even without invoking concurrency.

6

Here’s a trivial answer: any change to the state monad’s state is due to any actions ran in the monad. If indeed the “WorldState -> (a, WorldState)” explanation claims the same property, with WorldState being a pure value that only the IO monad changes, it’s wrong. Time changes, the content of files, the state of handles, etc. can change independently of what happens in the IO monad. That’s the point of the IO monad. The fact that GHC passes around a RealWorld value (or w/e it was) underneath is to guarantee things are ran in order, as far as I know, if that (may just be something to put in the ST value).

14

I wrote a blog post on the topic of how to model IO as a form of asymmetric coroutine communicating with the runtime system for your language. (It is admittedly the third part of a series)

http://comonad.com/reader/2011/free-monads-for-less-3/

That post covers a bit of why it is awkward to reason about the semantics of ‘world-passing’.

1

See Tackling the Awkward Squad.

The big reason is RealWorld state models of the IO monad don’t work well with concurrency. SPJ in this readable classic favors using an operational semantics to understand it.

1

The main complaint about RealWorld state models is that, as TacTics says, world-passing doesn’t necessarily work with concurrency. But Wouter Swierstra and Thorsten Altenkirch showed how to reason about concurrency as “world-passing” effect, with a fixed-but-arbitrary sequence of interleaving threads in their paper “Beauty in the Beast: A Functional Sematics for the Awkward Squad”: http://www.staff.science.uu.nl/~swier004/Publications/BeautyInTheBeast.pdf

The code corresponding to this is on Hackage as IOSpec: http://hackage.haskell.org/package/IOSpec

I think Wouter’s thesis goes into more detail: http://www.staff.science.uu.nl/~swier004/Publications/Thesis.pdf

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật