如何在状态monad中使用Debug.Trace.trace？

Question

我想跟踪state monad中的变化。这不起作用：

main :: IO ()
main = do
    print $ snd $ execState compute initialState

traceThis :: (Show a) => a -> a
traceThis x = trace ("test: " ++ show x) x

compute :: State ([Row], Integer) String
compute = liftM traceThis $ get >>= \(rs, result) -> put (rs, result + 3) >> return "foo"

不会打印任何内容(除了main函数中打印的最终结果，该结果已正确更新)。

有什么想法或替代方案来跟踪状态吗？我想用它来检查项目euler解决方案的正确性。

Answer 1

在您的案例中，问题是traceThis永远不会被评估。Haskell是一种惰性语言，因此它只计算需要的表达式。由于您不评估计算结果，只评估状态，因此没有必要在compute中评估traceThis。例如，如果您打印

print $ evalState compute initialState

然后在调用traceThis时对有状态计算的结果值进行求值。

一个更好的选择是定义一个一元函数，每当对一元计算的任何部分求值时，该函数强制打印结果值：

traceState :: (Show a) => a -> State s a
traceState x = state (\s -> trace ("test: " ++ show x) (x, s))

compute :: State ([Int], Integer) String
compute = get >>= \(rs, result) -> put (rs, result + 3)
              >> return "foo"
              >>= traceState

更新：这可以推广到任意的monad。要点是，trace必须包装一元计算，而不仅仅是内部的值，以便在计算>>=时对其进行计算，而不管内部的值是否进行计算：

traceMonad :: (Show a, Monad m) => a -> m a
traceMonad x = trace ("test: " ++ show x) (return x)

Answer 2

这里有一个替代方案。使用StateT s IO作为您的monad：

compute :: StateT ([Row], Integer) IO String
compute = do
    (rs, result) <- get
    lift $ putStrLn "result = " ++ show result
    put (rs, result + 3)
    return "foo"

现在，您可以使用lift在任何地方交错执行IO操作。

要了解有关monad transformers的更多信息，我建议您阅读优秀的介绍：Monad Transformers - Step by Step。

Answer 3

当您调用execState时，您只是请求最终的状态，而不是compute函数返回的值。另一方面，liftM将您的traceThis函数提升为State monad中的一个不涉及状态的操作。因此，由于惰性，只有在强制计算compute返回的值的情况下才会调用traceThis。通常，为了让trace正常工作，您必须确保调用它的值得到计算。

Debug.Trace通常只适用于快速调试-它不是一个功能非常强大的日志系统，并且由于懒惰而很难使用。如果您正在寻找一种更健壮的方法，您可以向状态元组添加另一个元素(可能是一个字符串列表)，并让compute函数向其中写入日志消息。