Haskell IO：將IO字符串轉換爲「其他類型」

Question

我有一個Haskell程序，它將文件作爲輸入並將其轉換爲二進制搜索樹。

import System.IO  

data Tree a = EmptyBST | Node a (Tree a) (Tree a) deriving (Show, Read, Eq) 

ins :: Ord a => a -> (Tree a) -> (Tree a) 
ins a EmptyBST     = Node a EmptyBST EmptyBST 
ins a (Node p left right) 
    | a < p        = Node p (ins a left) right 
    | a > p        = Node p left (ins a right) 
    | otherwise        = Node p left right 



lstToTree :: Ord a => [a] -> (Tree a) 
lstToTree     = foldr ins EmptyBST 

fileRead     = do file <- readFile "tree.txt" 
          let a = lstToTree (conv (words file)) 
          return a 

conv :: [String] -> [Int] 
conv      = map read 

然而，當我運行以下命令：

ins 5 fileRead 

我得到了以下錯誤：

<interactive>:2:7: 
    Couldn't match expected type `Tree a0' 
       with actual type `IO (Tree Int)' 
    In the second argument of `ins', namely `fileRead' 
    In the expression: ins 5 fileRead 
    In an equation for `it': it = ins 5 fileRead 

請沒有人能幫助我嗎？

感謝

Answer 1

你真的無法逃脫IO單子（除了通過不安全的功能），但有沒有實際需要做的是，在你的情況：

main = do f <- fileRead 
      let newtree = ins 5 f 
      putStr $ show newtree 

（現場演示：here）

Answer 2

如果您使用類型簽名提供fileRead，您將能夠立即看到問題。讓我們來找出類型註釋，GHC將在內部分配給fileRead：

fileRead = do file <- readFile "tree.txt" 
       let t = lstToTree $ map read $ words file 
       return t 

lstToTree :: Ord a => [a] -> Tree a和read總是返回Read類型類的成員。所以t :: (Read a, Ord a) => Tree a。具體類型取決於文件的內容。

return將其參數包裝在monad中，因此return t的類型爲Ord a, Read a => IO (Tree a)。由於return t是在do塊中的最後聲明，就成了fileRead返回類型，所以

fileRead :: (Read a, Ord a) => IO (Tree a) 

所以fileRead是Tree包裹在一個IO，因爲它希望你不能直接將它傳遞到ins一個Tree自己。您不能將Tree移出IO，但您可以將'擡起'功能ins轉換爲IO monad。

Control.Monad exports liftM :: Monad m => (a -> r) -> (m a -> m r)。它接受一個常規功能，並將它變成一個像IO這樣的單子。它實際上是fmap（在標準Prelude中）的同義詞，因爲所有單子都是仿函數。因此，這個代碼大致相當於@ us202，代碼結果爲fileRead，插入5，並返回包含在IO中的結果。我想推薦fmap版本。此代碼僅使用IO是仿函數的事實，因此使用liftM意味着讀者可能需要它成爲monad。

「升降」是在monad或函數中包裝的值上使用純函數的一般技術。如果你不熟悉提升（或者如果你對單子和函子感到困惑），我衷心推薦Learn You A Haskell的第11-13章。

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PS。注意，fileRead最後兩行可能應該合併，因爲return並沒有真正做任何事情：

fileRead :: (Read a, Ord a) => IO (Tree a) 
fileRead = do file <- readFile "tree.txt" 
      return $ lstToTree $ map read $ words file 

或者，因爲它是一個足夠短的功能，你可以用do符號乾脆做掉，然後再次使用fmap ：

fileRead :: (Read a, Ord a) => IO (Tree a) 
fileRead = fmap (lstToTree . map read . words) (readFile "tree.txt") 

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編輯迴應您的評論：

Haskell故意旨在保持執行IO與正規代碼分開的代碼。這裏有一個非常好的哲學理由：大多數Haskell函數都是「純粹的」 - 也就是說，它們的輸出僅依賴於輸入，就像數學中的函數一樣。你可以運行一個純函數一百萬次，你總能得到相同的結果。我們喜歡純函數，因爲它們不會意外地破壞程序的其他部分，它們允許懶惰，並且它們允許編譯器爲您積極優化代碼。

當然，在現實世界中，我們需要一點點雜質。像getLine這樣的IO代碼不可能是純粹的（並且不執行IO的程序是無用的！）。 getLine的結果取決於用戶鍵入的內容：您可以運行getLine一百萬次，並且每次都得到不同的字符串。 Haskell利用類型系統標記IO類型的不純代碼。

問題的關鍵在於：如果對純粹的數據使用不純的數據，結果仍然不純，因爲的結果取決於用戶做了什麼。所以整個計算屬於IO monad。當您想要將純函數帶入IO時，您必須明確地（使用fmap）或隱式地（使用do表示法）將其解除。

這是Haskell中一個非常常見的模式 - 請看我上面的版本fileRead。我用fmap來處理不純的IO純數據。