IO单子有什么特殊之处（如果有的话）？

Question

IO单子有什么特殊之处（如果有的话）？

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深入研究单子后，我明白它们是一个通用概念，允许在一些上下文中链接计算（失败、非确定性、状态等），没有任何魔法在其中。

尽管IO单子并不像魔法那样神奇，但仍然感觉很特别。

你不能像其他单子一样逃脱IO单子
只有main函数才能运行IO操作
IO始终位于单子变换器链的底部
IO单子的实现不清楚，源代码显示了一些Haskell内部细节

这些点的原因是什么？是什么使IO如此特殊？

更新：在纯代码评估中，顺序不重要。但在进行IO时，它确实很重要（我们想在读取之前保存客户端）。据我所知，IO单子给了我们这种顺序保证。这是单子的一般属性还是IO单子特有的属性呢？

- Konstantin Milyutin

2个回答

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类似的说法也可以适用于ST单子，或者可以说是STM单子（虽然你实际上可以在IO上面实现它）。

基本上像Reader单子、Error单子、Writer单子等都只是纯代码。ST和IO单子是唯一真正做不纯洁事情（状态突变等）的单子，所以它们不能被定义为纯Haskell。它们必须在编译器中“硬编码”。

- MathematicalOrchid

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原文链接

- leftaroundabout · Accepted Answer

你不能像处理其他单子那样逃避IO单子。

我不确定你所说的“逃避”是什么意思。如果你指的是，以某种方式展开单子值的内部表示（例如，列表->一系列cons-cell）-这是一种实现细节。事实上，你可以在纯Haskell中定义一个IO 仿真 - 基本上只是对大量全局可用数据的状态。这将具有所有IO的语义，但不会与真实世界进行交互，而只是模拟。

如果你的意思是，你可以从单子内部“提取值” - 不行，在大多数纯Haskell单子中甚至也不可能。例如，你无法从Maybe a（可能是Nothing）或Reader b a（如果b是未被占用的怎么办？）中提取值。 IO操作只能由main函数运行。

嗯，在某种意义上，所有的内容都只能由main函数运行。不从main调用的代码将只是停留在那里，你可以用undefined替换它而不改变任何东西。

IO始终位于单子变换器链的底部

没错，但对于例如ST也是如此。

IO单子的实现不清楚，并且源代码显示了一些Haskell内部

同样：实现只是一个实现细节。 IO实现的复杂性实际上与其高度优化有很大关系；对于专门的纯单子（例如attoparsec），这也是真的。

正如我已经说过的，更简单的实现是可能的，但它们不会像全功能优化的真实世界IO类型那样有用。

幸运的是，实现并不需要真正困扰你；IO的内部可能不清楚，但实际的单子接口——外部却非常简单。

在纯代码中，评估顺序并不重要

首先——在纯代码中，评估顺序可能很重要！

Prelude> take 10 $ foldr (\h t -> h `seq` (h:t)) [] [0..]
[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]
Prelude> take 10 $ foldr (\h t -> t `seq` (h:t)) [] [0..]
^CInterrupted.

但是，实际上由于无序的纯代码求值而导致的错误结果是不可能出现的，这样你可以得到一个正确的，非“非”结果。然而，这并不适用于重排单子操作（IO 或其他），因为改变顺序会改变结果动作的实际结构，而不仅仅是运行时将用于构造此结构的求值顺序。例如（列表单子）：

Prelude> [1,2,3] >>= \e -> [10,20,30] >>= \z -> [e+z]
[11,21,31,12,22,32,13,23,33]
Prelude> [10,20,30] >>= \z -> [1,2,3] >>= \e -> [e+z]
[11,12,13,21,22,23,31,32,33]

所有这些说法，当然，IO 是非常特殊的，实际上我认为有些人犹豫是否称其为单子（不太清楚 IO 实际上应该满足单子定律的意义）。特别是，惰性 IO 是一个巨大的麻烦制造者（最好在任何时候都避免使用）。