函數式編程：副作用實際發生在哪裏？

Question

在開始學習Haskell之後，即使在閱讀了大量文檔之後，Haskell仍然不明白。

據我所知，要執行IO操作，您必須使用「IO monad」以「黑匣子」的形式包裝值，以便使用IO monad的任何函數仍然是純粹的功能。好吧，很好，但是IO操作實際發生在哪裏？

這是否意味着Monad本身不是純粹的功能？或者是IO操作實現了，比方說C語言，並且在Haskell編譯器中「嵌入」？

我可以在純Haskell中編寫帶有或不帶Monad的東西，它可以執行IO操作嗎？如果不是，如果語言本身不可能，這種能力從何而來？如果它在Haskell編譯器內嵌入/鏈接到C代碼塊，IO Monad是否最終會調用它來執行「髒作業」？

Answer 1

作爲一篇序言，它不是「IOMonad」，儘管很多寫得不好的介紹說。這只是「IO類型」。單子沒有什麼神奇的。 Haskell的Monad類是一個非常無聊的事情 - 它只是大多數語言可以支持的不熟悉和抽象。你永遠不會看到任何人打電話IO「IOAlternative」，即使IO實施Alternative。專注於Monad只會妨礙學習。

在純語言中原則上處理效果（而不是副作用！）的概念魔術根本就存在IO類型。這是一個真正的類型。這不是一個國旗說「這是不純的！」。它是一個完整的Haskell類型* -> *，就像Maybe或[]一樣。將類型簽名接受IO值作爲參數，如IO a -> IO (Maybe a)，這是合理的。使用嵌套的IO輸入簽名很有意義，如IO (IO a)。

所以如果它是一個真正的類型，它必須有一個具體的含義。作爲類型的Maybe a表示類型a的可能缺失值。 [a]表示類型爲a的0個或更多值。 IO a表示產生a類型值的一系列效果。

請注意，IO的整個目的是表示一系列效果。正如我上面所說，他們不是副作用。它們不能隱藏在程序的無傷大雅的葉子中，神祕地改變其他代碼背後的東西。相反，由於它們是IO值，所以效果被明確地調出。這就是爲什麼人們試圖使用IO類型來最小化他們的程序的一部分。你在那裏做的越少，在遠處干擾你的程序的怪異行爲的方式越少。

至於你的問題的主要推力，那麼 - 一個完整的Haskell程序是一個IO的值，main，以及它使用的定義集合。編譯器在生成代碼時，插入一個確實非Haskell代碼塊，該代碼塊實際運行IO值中的效果序列。從某種意義上說，這就是Simon Peyton Jones（GHC的長期作者之一）在他的演講Haskell is useless中所做的。

的確，無論實際執行IO操作如何，都不能保持概念上的純粹。（這裏有一個非常不純的函數，運行在Haskell語言中暴露的動作IO。我不會再多說它，它會被添加來支持外部函數接口，並且不恰當地使用它會使程序非常糟糕。）但是Haskell的重點是爲效果系統提供一個原則性的接口，並隱藏無原則的位。而且它在實踐中確實非常有用。