在Haskell文件中使用main函数

Question

我已经在GHCI中使用过Haskell编程了，但我们下一个作业需要我们只使用GHC来编译和测试我们的代码。

由于ghci与ghc的工作方式不同，你需要使用一个 main 函数，并且ghc会在你的代码中寻找这个函数。

我的问题是，如果Haskell提倡类型安全和除了IO操作之外没有副作用，为什么任何Haskell程序的主要部分都必须是一个IO操作？

如果我理解有误，请原谅，我只是找不到任何最终解释这个问题的资源。

- Bradley

---

Simon Peyton-Jones 关于 IO 的说法是："I/O 是每个程序存在的原因。如果一个程序没有任何可观察的效果（没有输入，没有输出），那么它就不会很有用。" - chi

请注意，每当您在 GHCi 中执行类似 3<Enter> 的操作时，实际上您正在编写并运行程序 main = print 3。 - Luc Danton

请注意，尽管这个问题非常简单，但它属于那种非常简单，以至于没有人在任何地方解释过它。 - MathematicalOrchid

Answer 1

如果你的main函数不是一个IO操作，那么它只能产生一个结果。由于Haskell是惰性的，这（通常）意味着它仅仅生成一个承诺，即将要执行计算，但直到需要使用时才会计算它。由于确保某个东西被计算的通常方法是打印该值，或将其发送到网络，保存到磁盘或将其用于某种其他类型的IO，因此你的结果不会被计算，程序将简单地退出。想象一个虚假的程序，像是：

main :: Int
main = 1 + 1

假设你可以编译并运行这段代码，你期望会发生什么？没有任何内容被打印出来，也没有要求得到 main 的结果，Haskell 只是创建了一个承诺，在某个时刻计算 1 + 1 ，然后退出程序。基本上，在顶层没有 IO 的情况下你不能做任何有趣的事情，而因为我们希望程序可以做有趣的事情，所以我们需要让顶层成为一个 IO 操作。

- bheklilr

---

这很棒。解释得非常清楚！现在我要尝试摆脱所有的类型匹配错误，让我的结果进入 IO () ;) - Bradley

@Bradley 如果你的程序只是计算一些东西然后打印出答案，那么你的 main 理想情况下应该是这样的 main = print answer，其中 answer = <some expression>。如果你提前知道所有的输入，那么你可以在 answer 中提供它们。如果你需要使用命令行参数或从文件中读取，你应该编写你的代码，使得所有的工作都是通过纯函数完成的，然后你的主函数可能是 main = do { filecontents <- readFile "somefile.txt"; print $ doSomethingWithFileContents filecontents }。 - bheklilr

我创建了一个类型，只是想让我的主函数打印出这个类型本身，因为我正在派生show，只是为了在没有ghci的情况下使用haskell。我不知道如何将我的类型转换为IO操作！ - Bradley

调用print myTemp时，我收到了“.: createDirectory: invalid argument (Invalid argument)”的错误提示，我快要放弃了！哈哈哈 - Bradley

@Bradley 我建议你提出一个单独的问题，附上你遇到困难的具体代码，没有上下文我不知道那个错误是什么意思。 - bheklilr

Answer 2

简单来说，运行程序是一种副作用。这就是为什么顶级函数是一个I/O操作的原因。

理想的Haskell程序是由大量纯代码和薄薄的I/O“外壳”组成的。

- MathematicalOrchid

Answer 3

我认为这很简单 - 最终，你需要每个程序在顶层进行IO操作 - 否则你怎么知道它是否做了任何事情，或者 - 它有多有用呢？所以你必须要有控制台I/O、网络I/O、磁盘I/O或类似的东西。我不明白你怎么能避免这些。

- blazej

---

程序具有退出状态，可以视为没有副作用的输出。我的意思是，在C语言中，main函数接受一个字符串列表并返回一个整数。程序可以处理参数并返回一个没有副作用的整数（仍然有用）。 - mb14

假设你能够在不进行IO的情况下获取到命令行参数... 你可以吗？ - blazej

正如你所说，“你需要每个程序在顶层进行IO”，但这不一定是在普通的 Haskell 中。我的意思是，归根结底，“IO（）”并不执行任何IO操作（甚至什么都不做），直到某种神明采取这个动作并决定执行它。这个神明是你的Haskell程序和系统之间的层。执行main :: IO()只是一个约定，人们可以想象这个神明可以使用命令行参数调用纯净的main :: [String] -> Int并返回其结果。最终的程序将使用IO，但不是Haskell部分。 - mb14