Haskell IO：将IO字符串转换为“其他类型”

Question

Haskell IO：将IO字符串转换为“其他类型”

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我有一个 Haskell 程序，它以文件作为输入并将其转换为二叉搜索树。

import System.IO    

data Tree a = EmptyBST | Node a (Tree a) (Tree a) deriving (Show, Read, Eq)

ins :: Ord a => a -> (Tree a) -> (Tree a)
ins a EmptyBST                  = Node a EmptyBST EmptyBST
ins a (Node p left right)
    | a < p                             = Node p (ins a left) right
    | a > p                             = Node p left (ins a right)
    | otherwise                             = Node p left right



lstToTree :: Ord a => [a] -> (Tree a)
lstToTree                   = foldr ins EmptyBST

fileRead                    = do    file    <- readFile "tree.txt"
                            let a = lstToTree (conv (words file))
                            return a

conv :: [String] -> [Int]
conv                        = map read

然而，当我运行以下命令时：

ins 5 fileRead

我遇到了以下错误：

<interactive>:2:7:
    Couldn't match expected type `Tree a0'
                with actual type `IO (Tree Int)'
    In the second argument of `ins', namely `fileRead'
    In the expression: ins 5 fileRead
    In an equation for `it': it = ins 5 fileRead

请问有人能帮助我吗？

谢谢

- user950356

2个回答

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你不太可能真正地避免使用IO单子（除非使用不安全的函数），但在你的情况下实际上没有必要这样做。

main = do f <- fileRead
          let newtree = ins 5 f
          putStr $ show newtree

（现场演示：在这里）

- us2012

谢谢，但我希望用户输入他想要添加到列表中的任何元素。我不希望元素被固定。 - user950356

然后修改上面的代码：通过 getLine 读取元素并使用它，添加一些循环以从stdin中添加多个元素，你可以随意选择。 - us2012

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- Benjamin Hodgson · Accepted Answer

如果您为fileRead提供了类型标记，那么问题立刻就会显现出来。让我们来看一下 GHC 将会内部分配给fileRead的类型注释：

fileRead = do file <- readFile "tree.txt"
              let t = lstToTree $ map read $ words file
              return t

lstToTree :: Ord a => [a] -> Tree a 是一个将列表转换为二叉树的函数，而read总是返回Read类型类的成员。因此，t :: (Read a, Ord a) => Tree a。具体的类型取决于文件内容。

return用单子包装其参数，因此return t的类型为Ord a, Read a => IO (Tree a)。由于return t是do块中的最终语句，它成为fileRead的返回类型。

fileRead :: (Read a, Ord a) => IO (Tree a)

所以，fileRead 是一个被 IO 包装的 Tree，你不能直接将它传递给 ins，因为它期望一个独立的 Tree。你无法从 IO 中取出 Tree，但你可以将函数 ins 提升到 IO monad 中。

Control.Monad 导出 liftM :: Monad m => (a -> r) -> (m a -> m r)。它接受一个常规函数，并将其转换为在像 IO 这样的 monad 上执行的函数。实际上，它是标准 Prelude 中 fmap 的同义词，因为所有的 monads 都是 functors。因此，这段代码与 @us202 的代码大致相等，它获取 fileRead 的结果，插入 5，然后将结果包装在 IO 中。

liftM (ins 5) fileRead
-- or --
fmap (ins 5) fileRead

我建议使用fmap版本。这段代码只利用了IO是一个functor的事实，因此使用liftM意味着读者可能需要它成为一个monad。

"lifting"是一种在monads或functors中使用纯函数的通用技术。如果您不熟悉lifting（或者如果您对monads和functors感到困惑），我强烈推荐Learn You A Haskell第11-13章。

注意fileRead的最后两行应该合并，因为return实际上没有任何作用。

fileRead :: (Read a, Ord a) => IO (Tree a)
fileRead = do file <- readFile "tree.txt"
           return $ lstToTree $ map read $ words file

或者，由于这是一个足够简短的函数，您可以完全放弃do符号，并再次使用fmap：

fileRead :: (Read a, Ord a) => IO (Tree a)
fileRead = fmap (lstToTree . map read . words) (readFile "tree.txt")

针对您的评论进行编辑：

Haskell被有意设计为将执行IO的代码与常规代码分开。这背后有一个非常好的哲学原因：大多数Haskell函数都是“纯”的——也就是说，它们的输出仅取决于输入，就像数学中的函数一样。你可以运行一个纯函数一百万次，你总会得到相同的结果。我们喜欢纯函数，因为它们不会意外地破坏程序的其他部分，它们允许懒惰计算，并且它们允许编译器为你积极地优化代码。

当然，在现实世界中，我们需要一点点不纯洁。像getLine这样的IO代码不可能是纯的（而没有执行IO的程序是无用的！）。getLine的结果取决于用户键入了什么：你可以运行getLine一百万次，每次都得到不同的字符串。Haskell利用类型系统来使用类型IO标记不纯洁的代码。

这是问题的关键：如果你在从不纯的数据中获取的数据上使用纯函数，则结果仍然是不纯的，因为结果取决于用户的操作。因此，整个计算都属于IO单子。当你想将一个纯函数带入IO时，你必须提升它，可以明确地（使用fmap）或隐式地（使用do表示法）。

这是Haskell中非常常见的模式——看看我上面的fileRead版本。我使用fmap来使用纯函数操作不纯的IO数据。