为什么Haskell中没有IO转换器？

Question

为什么Haskell中没有IO转换器？

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每个单子都有一个变换器版本，据我所知，变换器的概念是单子的一种通用扩展。根据其他变换器的构建方式，IOT应该是这样的：

newtype IOT m a = IOT { runIOT :: m (IO a) }

我可以即时开发有用的应用：IOT Maybe 可以执行 IO 操作或什么都不做，IOT [] 可以构建一个列表，稍后可以对其进行 sequence。

那么为什么Haskell中没有IO transformer呢？

(注：我看过这篇Haskell Cafe帖子，但无法理解太多。此外，ST变换器的Hackage页面在其描述中提到了可能相关的问题，但没有提供任何详细信息。)

- David

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出于同样的原因，没有 runIO 函数（当然不包括 unsafePerformIO）... - stephen tetley

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那并没有解释任何事情。
在单子接口中没有 m a -> a 这个函数，所以我不明白它是如何相关的。（bind 的内部实现可以是不安全的，只要接口是纯的即可。）

- David

1

你的意思是说，如果没有（合理地）每次使用bind时进行内部解包，就不可能有IOT，这会导致不可预测的行为吗？（如果是的话，也许可以将其作为完整答案） - David

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runIOT (launchMissiles >> lift []) 应该求值为什么？ - is7s

5

如果我可以多次点赞这个问题，我会这样做。考虑如何给IO提供替代语义，如何仅基于数据类型解释它。是什么让人们认为IO代码具有“副作用”？只有一种特定的运行时解释。 - pigworker

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1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- C. A. McCann · Accepted Answer

考虑一个具体的示例： IOT Maybe。你如何为它编写 Monad 实例？你可以从以下内容开始：

instance Monad (IOT Maybe) where
    return x = IOT (Just (return x))
    IOT Nothing >>= _ = IOT Nothing
    IOT (Just m) >>= k = IOT $ error "what now?"
      where m' = liftM (runIOT . k) m

现在您有一个类型为m' :: IO (Maybe (IO b))的值，但您需要一个Maybe (IO b)类型的值，最重要的是，Just和Nothing之间的选择应该由m'确定。如何实现？

当然，答案是不可能实现，因为它无法实现。您也不能通过纯接口隐藏背后的unsafePerformIO来进行自圆其说，因为从根本上讲，您正在请求一个纯值——Maybe构造函数的选择——取决于IO中的某些结果。不可能发生。

在一般情况下，情况甚至更糟，因为任意（普遍量化的）Monad比IO更难解开。

顺便说一句，您提到的ST变换器与您建议的IOT的实现方式不同。它使用编译器提供的~~神奇精灵尘~~特殊原语将内部实现的ST作为类似于State的单子，并基于此定义了一个类似于StateT的变换器。IO在内部实现为更神奇的ST，因此类似地可以定义一个假设的IOT。

这实际上并没有改变什么，只是可能让您更好地控制由IOT引起的不纯边效果的相对顺序。