Haskell 和惰性 Monads 评估答案

【问题标题】：Haskell and lazy Monads evaluationHaskell 和惰性 Monads 评估
【发布时间】：2011-10-17 12:49:43
【问题描述】：

在玩 monad 时，我经常遇到求值问题。现在，我了解了惰性求值的基本概念，但我不明白在 Haskell 中如何对 monad 进行惰性求值。

考虑下面的代码

module Main where
import Control.Monad
import Control.Applicative
import System

main = print <$> head <$> getArgs

在我看来，主函数应该打印第一个控制台参数，但事实并非如此。

我知道

getArgs :: IO [String]
head <$> getArgs :: IO String
print <$> (head <$> getArgs) :: IO (IO ())
main :: IO (IO ())

很明显，第一个参数没有打印在标准输出上，因为第一个 monad IO 的内容没有被评估。所以如果我加入这两个单子，它就会起作用。

main = join $ print <$> head <$> getArgs

有人能帮我澄清一下吗？（或给我指点）

【问题讨论】：

标签： haskell monads lazy-evaluation

【解决方案1】：

Haskell 2010 报告（语言定义）says：

程序的值是模块中标识符main的值 Main，对于某些类型 τ，它必须是 IO τ 类型的计算。当程序执行时，计算main是执行，其结果（τ 类型）被丢弃。

您的main 函数的类型为IO (IO ())。上面的引用意味着只评估外部操作 (IO (IO ()))，并丢弃其结果 (IO ())。你是怎么来到这里？我们来看看print <$>的类型：

> :t (print <$>)
(print <$>) :: (Show a, Functor f) => f a -> f (IO ())

所以问题是您将fmap 与print 结合使用。查看Functor实例对于IO的定义：

instance  Functor IO where
   fmap f x = x >>= (return . f)

您可以看到这使您的表达式等同于(head <$> getArgs >>= return . print)。做你原本打算的，只需删除不必要的return：

head <$> getArgs >>= print

或者，等效地：

print =<< head <$> getArgs

请注意，Haskell 中的 IO 操作就像其他值一样 - 它们可以传递给函数并从函数返回、存储在列表和其他数据结构中等。除非它是主计算的一部分，否则不会评估 IO 操作。要将 IO 操作“粘合”在一起，请使用 >> 和 >>=，而不是 fmap（通常用于将 pure 函数映射到某些“框”中的值 - 在您的情况下，@ 987654347@).

还请注意，这与惰性求值无关，而是与纯度有关 - 从语义上讲，您的程序是一个纯函数，它返回一个类型为 IO a 的值，然后由运行时系统解释。由于您的内部 IO 操作不是此计算的一部分，因此运行时系统只是将其丢弃。 Simon Peyton Jones 的"Tackling the Awkward Squad" 的第二章很好地介绍了这些问题。

【讨论】：

非常感谢您的详尽回复。
所以基本上我所做的就是执行getArgs（外部IO）并将结果放入从未执行过的东西中（因为被main忽略了）。
正确。您的代码执行head <$> getArgs，然后将其结果提供给return . print，其类型为a -> IO (IO ())。
虽然，head 没有被评估，因为它的结果是不需要的，所以你的代码永远不会产生“空列表”异常。您可以通过将getArgs 更改为getLine 来进行测试。

【解决方案2】：

您有 head <$> getArgs :: IO String 和 print :: Show a => a -> IO ()，即 monad 中的值和从普通值到 monad 的函数。用于组合这些东西的函数是一元绑定运算符(>>=) :: Monad m => m a -> (a -> m b) -> m b。

所以你想要的是

main = head <$> getArgs >>= print

(<$>) 又名fmap 具有Functor f => (a -> b) -> f a -> f b 类型，因此当您想将 pure 函数应用于 monad 中的某个值时它很有用，这就是它与 @ 一起使用的原因987654328@ 但不是print，因为print 不纯。

【讨论】：