IO单子的界定

Question

在Safe Haskell中，至少从函数签名中可以知道某个函数是否执行IO操作，但是IO包括很多不同的东西——putStr、数据库访问、文件读写、IORefs等。

如果我将类型签名用作运行任意代码的安全措施，那么也许我愿意接受一些IO操作——例如putStr等，但是不愿意接受其他操作。

是否有一种方法可以定义一个受限制的IO单子，只能执行一小部分正常的IO操作？如果可以的话，举个例子（例如使用putStr）将非常受欢迎！

- user2141650

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这是我一段时间前发布的一个Reddit帖子，关于这个确切的问题。那里有很好的讨论和示例代码，你可以用它作为实现的基础。 - bheklilr

Answer 1

跟进我的评论，你可以使用类似的方法自己实现：

class Monad io => Stdout io where
    putStr_ :: String -> io ()
    putStrLn_ :: String -> io ()
    print_ :: Show a => a -> io ()
    -- etc

instance Stdout IO where
    putStr_ = putStr
    putStrLn_ putStrLn
    print_ = print

myFunc :: Stdout io => io ()
myFunc = do
    val <- someAction
    print_ val
    let newVal = doSomething val
    print_ newVal

main :: IO ()
main = myFunc

这将完全没有任何运行时开销，因为 GHC 将优化这些 typeclasses 仅使用 IO monad，它是可扩展的，易于编写，并且可以轻松地与 monad 转换和 MonadIO 类相结合。如果您有多个类，例如具有定义了 getLine_、getChar_ 等的 Stdin 类，您甚至可以将这些 typeclasses 结合起来。

class (Stdout io, Stdin io) => StdOutIn io where

myFunc :: StdOutIn io => io ()
myFunc = do
    val <- getLine_
    putStrLn_ $ "Echo: " ++ val

main :: IO ()
main = myFunc

- bheklilr

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+1 因为它能够良好组合。你可以构建小型类型类来处理Stdout(标准输出)，文件访问，网络，导弹发射等任何内容，然后任意、流畅地组合它们。 - daniel gratzer

这正是我想要的！ - user2141650

通过使用-XConstraintKinds，您可以编写type StdOutIn io = (Stdout io, Stdin io)以实现类似的效果。 - Alex R

@AlexR，使用约束种类是否比我展示的方式更有好处？我认为对于这种情况来说，效果是相同的，因为这些类非常简单。这是一种替代语法，但我不认为我会从该扩展中获得任何功能价值。不过我可能错了，我并不自诩为专家。 - bheklilr

我想不出有什么直接的方法，但可以看看constraints包。 - Alex R

Answer 2

只需定义一个围绕IO a的新类型，并使用Monad实例定义预批准函数的封装版本，不要导出构造函数，以便仅可以在monad中使用您封装的函数。

- jwodder