Haskell IO：将IO字符串转换为“其他类型”

Question

我有一个Haskell程序，它将文件作为输入并将其转换为二进制搜索树。

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，当我运行以下命令：

ins 5 fileRead 

我得到了以下错误：

<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 

请没有人能帮助我吗？

感谢

Answer 1

你真的无法逃脱IO单子（除了通过不安全的功能），但有没有实际需要做的是，在你的情况：

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

（现场演示：here）

Answer 2

如果您使用类型签名提供fileRead，您将能够立即看到问题。让我们来找出类型注释，GHC将在内部分配给fileRead：

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

lstToTree :: Ord a => [a] -> Tree a和read总是返回Read类型类的成员。所以t :: (Read a, Ord a) => Tree a。具体类型取决于文件的内容。

return将其参数包装在monad中，因此return t的类型为Ord a, Read a => IO (Tree a)。由于return t是在do块中的最后声明，就成了fileRead返回类型，所以

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

所以fileRead是Tree包裹在一个IO，因为它希望你不能直接将它传递到ins一个Tree自己。您不能将Tree移出IO，但您可以将'抬起'功能ins转换为IO monad。

Control.Monad exports liftM :: Monad m => (a -> r) -> (m a -> m r)。它接受一个常规功能，并将它变成一个像IO这样的单子。它实际上是fmap（在标准Prelude中）的同义词，因为所有单子都是仿函数。因此，这个代码大致相当于@ us202，代码结果为fileRead，插入5，并返回包含在IO中的结果。我想推荐fmap版本。此代码仅使用IO是仿函数的事实，因此使用liftM意味着读者可能需要它成为monad。

“升降”是在monad或函数中包装的值上使用纯函数的一般技术。如果你不熟悉提升（或者如果你对单子和函子感到困惑），我衷心推荐Learn You A Haskell的第11-13章。

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PS。注意，fileRead最后两行可能应该合并，因为return并没有真正做任何事情：

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

或者，因为它是一个足够短的功能，你可以用do符号干脆做掉，然后再次使用fmap ：

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

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编辑回应您的评论：

Haskell故意旨在保持执行IO与正规代码分开的代码。这里有一个非常好的哲学理由：大多数Haskell函数都是“纯粹的” - 也就是说，它们的输出仅依赖于输入，就像数学中的函数一样。你可以运行一个纯函数一百万次，你总能得到相同的结果。我们喜欢纯函数，因为它们不会意外地破坏程序的其他部分，它们允许懒惰，并且它们允许编译器为您积极优化代码。

当然，在现实世界中，我们需要一点点杂质。像getLine这样的IO代码不可能是纯粹的（并且不执行IO的程序是无用的！）。 getLine的结果取决于用户键入的内容：您可以运行getLine一百万次，并且每次都得到不同的字符串。 Haskell利用类型系统标记IO类型的不纯代码。

问题的关键在于：如果对纯粹的数据使用不纯的数据，结果仍然不纯，因为的结果取决于用户做了什么。所以整个计算属于IO monad。当您想要将纯函数带入IO时，您必须明确地（使用fmap）或隐式地（使用do表示法）将其解除。

这是Haskell中一个非常常见的模式 - 请看我上面的版本fileRead。我用fmap来处理不纯的IO纯数据。