为什么putStrLn不是原子性操作？

Question

为了练习并发编程，我写了下面这个（不太优化的）程序，它会反复计算输入值之后第一个素数的值：

import Control.Concurrent
import Control.Concurrent.Chan
import Control.Monad (forever)
primeAtLeast n = -- Some pure code that looks up the first prime at least as big as n

outputPrimeAtLeast n = putStrLn $ show $ (n, primeAtLeast n)

main = do
    chan <- newChan
    worker <- forkIO $ forever $ readChan chan >>= outputPrimeAtLeast
    forever $ (readLn :: (IO Int)) >>= (writeChan chan)
    killThread worker

我希望在后台有一个工作线程来执行实际的计算，并在完成后立即输出 (n, 最小素数n)。目前的情况是：一旦我输入数字 n，它会立即输出 (n, 并将控制权返回给主线程，在后台计算 primeAtLeast n，并在完成后输出第二部分 最小素数n)。所以，putStrLn 不是原子性的吗？还是问题出在哪里？

- Turion

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说实话，我有点喜欢 show 和 putStrLn 的这种行为 ;) - Random Dev

顺便问一下：你想知道如何修复它（请参见@chi s的答案），还是想知道为什么（懒惰IO /评估-字符串是char列表）？ - Random Dev

@CarstenKönig，所以输出逐个字符进行？同意，这非常棒。 - Turion

putStrLn 可以处理无限长的字符串，或者在你输出部分初始内容后引发异常的字符串，例如 show (1, undefined)。如果它是原子的，就不能处理这种情况。 - Ørjan Johansen

Answer 1

试试这个：

outputPrimeAtLeast n = let p = primeAtLeast n in p `seq` putStrLn $ show (n, p)

上述代码会在运行 putStrLn 前计算出质数。此外，你也可以使用 print 代替 putStrLn . show。

outputPrimeAtLeast n = let p = primeAtLeast n in p `seq` print (n, p)

另外，您可以使用putStrLn函数，在开始打印之前强制处理每个字符。

strictPutStrLn :: Show a => a -> IO ()
strictPutStrLn x = let str = show x in str `listSeq` putStrLn str

listSeq :: [a] -> b -> b
listSeq []     w = w
listSeq (x:xs) w = x `seq` listSeq xs w

- chi

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出于好奇，为什么使用 where 而不是 let 不起作用？如果我这样做，会出现“超出范围”的错误。 - Turion

@Turion where 应该也可以……你是否将其缩进至少一个空格比 outputPrimeAtLeast 更靠右？ - chi

似乎这与在Monad中使用它有关： main = do n <- readLn :: IO Int print x where x = n*2 这会产生相同的错误。 - Turion

@Turion，你不能使用where来引用在do（或let、case等）中绑定的变量。where只能看到函数参数。 - chi

@chi 实际上对于 case 语句来说并不是这样的，但你必须在想要使用变量的匹配项上加上 where。 - Ørjan Johansen

@ØrjanJohansen 哦，有趣！我以前从未见过这种写法。显然 case ... of { pattern -> expression where bindings } 是有效的语法。知道了真好，谢谢。 - chi