Haskell单子：IO [Double] 转为 [IO Double]

Question

考虑以下代码，它应该打印出随机数：

import System.Random.Mersenne

main =
 do g <- (newMTGen Nothing)
    xs <- (randoms g) :: IO [Double]
    mapM_ print xs  

运行时，我得到了一个分段错误。这并不奇怪，因为函数 'randoms' 生成了一个无限列表。假设我想要打印出 xs 的前十个值，我应该怎么做？xs 的类型是 IO [Double]，我认为我需要一个类型为 [IO Double] 的变量。有哪些运算符可以在这两者之间进行转换。

- Gautam

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顺便提一下，IO [Double] -> [IO Double] 本质上是 'sequence' 的反向类型签名。 - Gautam

好像是某种编译错误或者硬件问题，那么您可能需要运行 memtest86+ 进行检查。 - ehird

你可以执行 IO [Double] -> IO [IO Double] ... 除非你使用 unsafePerformIO。 - Thomas Eding

那个孤立的 "-}" 是相当不寻常的。 - Dan Burton

丹尼尔，这段代码对你来说正常工作吗？}是一个笔误。 - Gautam

Answer 1

如果你遇到分段错误，并且没有使用FFI或者任何带有unsafe名称的函数，那在任何情况下都不会令人惊讶！这意味着 GHC 出现了一个 bug，或者你正在使用的库正在执行一些不安全的操作。

使用mapM_ print打印无限列表的Double是完全可以接受的；该列表将逐步处理，程序应以恒定的内存使用量运行。我怀疑你使用的System.Random.Mersenne模块存在问题，或者它所基于的 C 库存在问题，或者你的计算机存在问题（如故障的 RAM）。¹请注意，newMTGen带有以下警告：

由于当前的 SFMT 库非常不纯，因此每个程序只允许一个生成器。尝试重新初始化将失败。

你最好使用提供的全局 MTGen。

话虽如此，你不能以这种方式将IO [Double]转换为[IO Double]；在执行IO操作之前无法知道结果列表的长度，这是不可能的，因为你有一个纯的结果（尽管其中包含IO操作）。对于无限列表，你可以编写：

desequence :: IO [a] -> [IO a]
desequence = desequence' 0
  where
    desequence n m = fmap (!! n) m : desequence (n+1) m

但是每次执行此列表中的操作时，IO [a] 操作都将被再次执行；它只会丢弃列表中其余的部分。 randoms 能够工作并返回无限个随机数的原因是它使用了 unsafeInterleaveIO 中的惰性 IO。（请注意，尽管名称中带有“不安全”一词，但这个函数 不能 导致段错误，因此可能还有其他原因导致问题。） ¹ 其他较少可能出现的情况包括C库编译错误或GHC中的错误。

- ehird

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只是为了记录，我认为提问者的电脑可能存在问题，而不是图书馆有问题；对我来说，提供的代码没有发生段错误。 - Daniel Wagner

+1 表示“你不能将 IO [Double] 转换为 [IO Double]……没有办法在不执行 IO 操作的情况下知道结果列表的长度”。 - Dan Burton

没问题，您可以在结果列表上使用 take 函数：mapM_ print (take 10 xs)，即可打印出列表中的前10个元素。 - ehird

@DanielWagner，你说得对，当我重新编译mersenne-random包时，如果不使用-f use sse_2标志，它就可以正常工作而不会出现段错误。这有点令人担忧，因为-f use sse_2标志应该被设置，以便模块可以利用SIMD优化。 - Gautam

这并没有回答一个直接的问题（大约10个值），而且未能纠正原帖作者对类型的基本误解，反而讨论了一个问题错误表述的问题，好像它在这里有价值一样。(-1) - Will Ness

Answer 2

假设我想要打印出xs的前十个值，如何实现？

只需使用take:

main =
 do g <- (newMTGen Nothing)
    xs <- (randoms g) :: IO [Double]
    mapM_ print $ take 10 xs  

你写的代码是：

xs 的类型是 IO [Double]

但事实上，randoms g 的类型是 IO [Double]，但由于使用了 do 符号，xs 的类型变成了 [Double]，你可以直接对其应用 take 10。

你也可以使用 liftM 跳过绑定：

main =
  do g <- newMTGen Nothing
     ys <- liftM (take 10) $ randoms g :: IO [Double]
     mapM_ print ys

- Norman Ramsey