为什么是 getArgs 和 getProgName IO 操作？答案

【问题标题】：Why are getArgs and getProgName IO actions?为什么是 getArgs 和 getProgName IO 操作？
【发布时间】：2012-12-27 01:31:16
【问题描述】：

我是一个完整的新手，目前正在尝试使用“Learn You a Haskell for Great Good”学习 Haskell。我已经联系到the section explaining how to work with command line arguments，但有些事情困扰着我。

根据我的理解（和haskell.org's definition），操作旨在封装副作用。命令行参数是程序给定实例的不可变输入，那么使用getProgName :: IO String 而不是getProgName :: String 有什么意义呢？换一种说法：阻止纯函数调用getProgName 有什么意义？

更新

到目前为止，我对这个问题有一些很好的答案。我接受Don Stewart's 是最简单和简洁的，但Conal's（及其关联的blog post）绝对值得一读。

【问题讨论】：

我喜欢使用的一个经验法则是，任何纯值都可以在编译时完全评估。

标签： haskell io command-line-arguments referential-transparency

【解决方案1】：

要回答这些问题，您需要一个基础：表达式e 的类型为t 是什么意思？您可以为getProgName 之类的原语给出任意答案，但您不必这样做。相反，请查看表达式和类型的含义。当e 表示的值（即e 作为数学值的含义）属于t 表示的集合时，假设表达式e 具有t 类型。

现在考虑t == String。我们希望String 有什么意义？同样，这里有很多选择空间。然而，用最简单的数学定义选择有用的候选人有很多优点。在 Haskell 中 String == [Char]，所以我们真的在谈论 [] 和 Char 的含义我所知道的最引人注目的简单候选者是[] 表示列表（序列），Char 表示字符，因此String 表示字符序列，即“字符串”。

选择String 表示字符串，现在我们可以询问getProgName :: String 是否可能。如果是这样，那么getProgName 的含义必须是一个字符序列。但是，没有单个字符序列可以捕捉getProgName 背后的意图。（编辑：假设您希望 getProgName 在出现在不同名称的程序中时产生不同的字符串。）因此，我们要么选择不同的类型，例如（但不一定）IO String，要么我们必须为String选择更复杂的含义。后一条路线起初可能看起来很吸引人，直到您考虑到深层含义。纯函数式（更准确地说是“外延”）编程支持实用、严格的推理，这要归功于使用简单含义（如序列）而不是复杂含义（如来自某种环境（包括操作系统、机器执行上下文）的函数）。 p>

有关密切相关的评论和讨论，请参阅博文Notions of purity in Haskell。

编辑： 我认为 Peter Landin（Haskell 的祖父）用他对“外延编程”（或“真正的函数式编程”）的定义表达了这一点，他建议将其作为对 vague 的实质性替代诸如“声明式”和“函数式”编程之类的术语。如需参考、引用和简短评论，请参阅帖子 Is Haskell a purely functional language? 中的 this comment。

【讨论】：

这一切都很好，直到您考虑为什么numCapabilities 是纯粹的：stackoverflow.com/questions/11851005/…
我已经考虑了这些原因。正如我在对该帖子的回答中提到的，我认为 numCapabilities :: Int 是一个错误，原因正是我在上面和博客文章中概述的原因：没有一个整数与 numCapabilities 的预期含义相对应。我没有看到任何语义基础来证明分配类型的合理性。
扮演魔鬼代言人，你觉得sin函数怎么样？甚至（+）？无论您碰巧在哪个硬件上运行，这些都绑定到较晚，因此，例如，sin 在 Intel 和 AMD 之间可能会有所不同。
@augustss：得知 Haskell 的数字类型确实具有语言定义（独立于实现）语义，我感到既惊讶又失望。
@augustss 哎呀——我丢了一个字。使“类型不具有语言定义的......”。

【解决方案2】：

我的理解是纯函数是纯函数，因为您可以在“代码时”对它们进行推理，而编译器可以在编译时进行推理。 IO 操作取决于运行时。 getArgs，它只在程序运行时为程序提供参数，因此是一个 IO 操作。

正如 Haskell 所说的那样：

您可以将 I/O 操作想象成一个带有小脚的盒子进入现实世界并在那里做一些事情（比如写一些墙上的涂鸦）并可能带回一些数据。

我们不知道小脚的盒子在代码时或编译时会带来什么。

【讨论】：

使用这个“编译时间”标准，我认为程序的含义可能会从一种编译变为另一种编译。例如，可能有compilationTimeAndPlace :: String。我不想允许这样的事情，因为compilationTimeAndPlace 的预期含义不是字符串，而是更复杂的东西，比如从某种编译上下文到字符串的函数。请参阅my answer to this question 了解更多信息。

【解决方案3】：

首先，getArgs 可以在运行时更改。见withArgs。

其次，getArgs 和 getProgName 属于一类有趣的非纯计算——它们在程序运行期间被认为是常量，然而，它们在编译时不是可用的值，它们从一个程序运行到另一个。它们没有明确的外延。

参见例如较早的discussions，其中讨论了getArgs 和浮点计算。甚至可以认为 minBound/maxBound 属于这个类。

【讨论】：

谢谢你的回答 :) 顺便说一句，你的书在阅读列表中（我实际上是从它开始的，但不得不退回到更简单的东西开始）。