Haskell和lazy Monads评估

Question

在玩monads时，我经常遇到评估问题。现在，我理解了惰性计算的基本概念，但我不明白在Haskell中是如何懒惰地计算monads的。

考虑以下代码

module Main where
import Control.Monad
import Control.Applicative
import System

main = print <$> head <$> getArgs

在我看来，main函数应该打印第一个控制台参数，但它没有。

我知道

getArgs :: IO [String]
head <$> getArgs :: IO String
print <$> (head <$> getArgs) :: IO (IO ())
main :: IO (IO ())

显然，第一个参数没有打印在stdout上，因为第一个monad IO的内容没有求值。因此，如果我加入这两个monads，它就可以工作。

main = join $ print <$> head <$> getArgs

有没有人能帮我澄清一下？(或者给我一个指针)

Answer 1

Haskell 2010报告(语言定义) says

程序的值是模块Main中标识符main的值，对于某些类型的τ，它必须是IO τ类型的计算。当执行程序时，执行计算main，并丢弃其结果(类型为τ)。

您的main函数的类型为IO (IO ())。上面的引号表示只评估外部操作(IO (IO ()))，并丢弃其结果(IO ())。你是怎么到这里来的？让我们来看看print <$>的类型

> :t (print <$>)
(print <$>) :: (Show a, Functor f) => f a -> f (IO ())

所以问题是你把fmap和print结合使用了。查看IO的Functor实例的定义

instance  Functor IO where
   fmap f x = x >>= (return . f)

您可以看到，这使得您的表达式等同于(head <$> getArgs >>= return . print)。要实现最初的目的，只需删除不必要的return

head <$> getArgs >>= print

或者，等效地：

print =<< head <$> getArgs

请注意，Haskell中的IO操作就像其他值一样-它们可以传递给函数或从函数返回，存储在列表和其他数据结构中，等等。IO操作不会计算，除非它是主计算的一部分。要将IO操作“粘合”在一起，请使用>>和>>=，而不是fmap (它通常用于将纯函数映射到某些“框”中的值-在您的示例中是IO)。

还要注意，这与惰性计算无关，而是纯正的--从语义上讲，您的程序是一个纯函数，它返回一个IO a类型的值，然后由运行时系统解释。由于您内部的IO操作不是此计算的一部分，因此运行时系统将其丢弃。关于这些问题的一个很好的介绍是Simon Peyton Jones的"Tackling the Awkward Squad"的第二章。

Answer 2

你有head <$> getArgs :: IO String和print :: Show a => a -> IO ()，即monad中的值和从普通值到monad的函数。用于组合这些内容的函数是一元绑定运算符(>>=) :: Monad m => m a -> (a -> m b) -> m b。

所以你想要的是

main = head <$> getArgs >>= print

(<$>)又名fmap，它的类型是Functor f => (a -> b) -> f a -> f b，所以当你想将一个纯函数应用于monad中的某个值时，它很有用，这就是为什么它可以与head一起使用，但不能与print一起使用，因为print不是纯函数。