Unknown - haskell-notes

Интересно, что класс Monadбыл придуман как раз для решения проблемы ввода-вывода. Классы типов

изначально задумывались для решения проблемы определения арифметических операций на разных числах

и функции сравнения на равенство для разных типов, мало кто тогда догадывался, что классы типов сыграют

такую роль, станут основополагающей особенностью языка.

a

f

IO b

b

g

IO c

До

После

a

g

f

IO c

a

f>>g

IO c

Рис. 8.1: Композиция для монады IO

Посмотрим на (рис. 8.1). Это рисунок для класса Kleisli. Здесь под >>понимается композиция, как мы

её определяли в главе 6, а не метод класса Monad, вспомним определение:

class Kleislim where

idK

::a ->m a

( >>) ::(a ->m b) ->(b ->m c) ->(a ->m c)

Монада IO | 127

Композиция специальных функций типа a -> IOb вносит порядок вычисления. Считается, что сначала

будет вычислена функция слева от композиции, а затем функция справа от композиции. Это происходит за

счёт скрытой передачи фиктивного состояния. Теперь перейдём к классу Monad. Там композиция заменяется

на применение или операция связывания:

ma >>=mf

Для типа IOэта запись говорит о том, что сначала будет выполнено выражение ma и результат будет под-

ставлен в выражение mf и только затем будет выполнено mf. Оператор связывания для специальных функций

вида:

a -> IOb

раскалывает наш статический мир на “до” и “после”. Однажды попав в сети IO, мы не можем из них

выбраться, поскольку теперь у нас нет функции runST. Но это не так страшно. Тип IOдробит наш статический

мир на кадры. Но мы спокойно можем создавать статические чистые функции и поднимать их в мир IOлишь

там где это действительно нужно.

Рассмотрим такой пример, программа читает с клавиатуры начальное значение, затем загружает файл

настроек. Потом запускается, какая-то сложная функция и в самом конце мы выводим результат на экран.

Схематично мы можем записать эту программу так:

program =liftA2 algorithm readInit (readConfig ”file”) >>=print

-- функции с побочными эффектами

readInit

:: IO Int

readConfig :: String -> IO Config

print

:: Showa =>a -> IO()

-- большая и сложная, но !чистая! функция

algorithm

:: Int -> Config -> Result

Функция readInit читает начальное значение, функция readConfig читает из файла наcтройки, функ-

ция print выводит значение на экран, если это значение можно преобразовать в строку. Функция algorithm

это большая функция, которая вычисляет какие-то данные. Фактически наше программа это и есть функция

algorithm. В этой схеме мы добавили взаимодействие с пользователем лишь в одном месте, вся функция

algorithm построена по правилам мира описаний. Так мы внесли порядок выполнения в программу, сохра-

нив возможность определения чистых функций.

Если у нас будет ещё один “кадр”, ещё одно действие, например как только функция algorithm закончила

вычисления ей нужны дополнительные данные от пользователя, на основе которых мы сможем продолжить

вычисления с помощью какой-нибудь другой функции. Тогда наша программа примет вид:

program =

liftA2 algorithm2 readInit

(liftA2 algorithm1 readInit (readConfig ”file”))

>>=print

-- функции с побочными эффектами

readInit

:: IO Int

readConfig :: String -> IO Config

print

:: Showa =>a -> IO()

-- большие и сложные, но !чистые! функции

algorithm1

:: Int -> Config -> Result1

algorithm2

:: Int -> Result1 -> Result2

Теперь у нас два кадра, программа выполняется в два этапа. Каждый из них разделён участками взаимо-

действия с пользователем. Но тип IOприсутствует лишь в первых шести строчках, остальные два миллиона

строк написаны в мире описаний, исключительно чистыми функциями, которые поднимаются в мир специ-

альных функций с помощью функций liftA2 и стыкуются с помощью операции связывания >>=.

Попробуем тип IOв интерпретаторе. Мы будем пользоваться двумя стандартными функциями getChar и

print

-- читает символ с клавиатуры

getChar :: IO Char

-- выводит значение на экран

print :: IO()

128 | Глава 8: IO

Функция print возвращает значение единичного типа, завёрнутое в тип IO, поскольку нас интересует не

само значение а побочный эффект, который выполняет эта функция, в данном случае это вывод на экран.