使用读取后不改变的参数答案

【问题标题】：Using parameters that don't change after being read使用读取后不改变的参数
【发布时间】：2014-03-22 04:17:24
【问题描述】：

我正在学习 Haskell 并编写一个程序来解决一个玩具问题。该程序使用的参数k 在运行时不会更改，在从文件中读取参数之后。我对使用纯函数很陌生，我想尽可能多地编写纯函数。

我有一个数据类型Node，以及比较节点、获取节点后代等的函数。目前，所有这些函数都将参数k作为参数，例如

compare k node1 node2 = ...
desc k node = ...

每当我必须在函数中递归调用其中任何一个时，我都必须重复 k 参数。这似乎是多余的，因为 k 对这些函数永远不会有不同的值，而且它会降低类型签名的可读性，如果可能的话，我想重构它。

有没有什么策略可以用纯函数做到这一点，或者这只是我必须处理的限制？

我的想法

之前我在顶层对 k 进行了硬编码，它似乎可以工作（我能够在函数中使用 k 而无需将其作为显式参数）。但是，一旦我需要从文件中读取输入，这显然是不可行的。

另一种可能的策略是在 main 函数中定义所有这些函数，但在 Haskell 中似乎强烈反对这样做。

【问题讨论】：

您需要k 做什么？除非它是诸如自定义比较函数之类的东西，否则节点之间的比较依赖于除节点本身之外的任何内容，这听起来有点奇怪。
@duplode 我使用k 来计算desc 中一个节点的后代，我在递归调用compare 时使用它，如果这有意义的话
这很有道理。这些名字让我想到了影响结果的额外参数听起来很可疑的上下文（compare 标准函数，树中的节点），但这可能只是我。无论如何，关于纯度的一个好处是签名倾向于更好地反映实际的依赖关系（例如，从desc 的类型来看，结果可能取决于k 的值）。

标签： haskell monads purely-functional pure-function

【解决方案1】：

通常的 Haskell 方法是使用 Reader monad。对Reader 的一种思考方式是它为计算提供了对环境的访问。可以定义为

newtype Reader r a = Reader { runReader :: r -> a }

所以你的函数会有类型

compare :: Node -> Node -> Reader k Ordering -- or Bool, or whatever the return value is

desc :: Node -> Reader k String -- again, guessing at the output type.

在Reader 计算中，使用函数ask :: Reader r r 来访问参数。

在顶层，您可以使用runReader theComputation env 运行Reader 计算

这通常比显式传递参数更好。首先，任何不需要环境的函数都可以写成普通函数而不用作为参数。如果它调用了另一个使用环境的函数，monad 将自动提供它，而无需您做任何额外的工作。

你甚至可以定义一个类型的同义词，

type MyEnv = Reader Env

并将其用于您的函数类型签名。那么如果你需要改变环境，你只需要改变一种类型，而不是改变你所有的类型签名。

standard libraries 的定义处理 monad 转换器有点复杂，但它的工作方式与这个更简单的版本相同。

【讨论】：

【解决方案2】：

最终，您必须在需要的任何地方传递 k 的值，但您可以采取一些措施来避免重复。

您可以做的一件事是在知道k 的值后定义便利函数：

myfunc = let k = ...
             compare' = compare k
             desc'    = desc k
         in ...
            (use compare' and desc' here)

另一种方法是使用Implicit Parameters 扩展名。这涉及定义compare 和desc 以将k 作为隐式参数：

{-# LANGUAGE ImplicitParameters #-}

compare :: (?k :: Int) => Node -> Node
compare n1 n2 = ... (can use ?k here) ...

desc :: (?k :: Int) => Node
desc = ... (can use ?k here) ...

myfunc = let ?k = ...
         in ... use compare and desc ...

请注意，在任何一种情况下，您都不能调用 compare 或 desc，直到您定义了 k 是什么。

【讨论】：

+1，尽管有些人可能不喜欢它，但我首先想到的是一个参数（在动态意义上）。
@Wes 为什么不喜欢它？只是不太像 Haskell？
@BirdJaguarIV 动态绑定是您在 lisp 家族的语言中发现的东西，可以说它并不真正“适合”Haskell，但 imo 它有它的用途。

【解决方案3】：

这就是我喜欢用不变的值构造递归函数的方式

map f xs = map' xs
  where map' (x:xs) = f x : map' xs

【讨论】：

【解决方案4】：

两个可能有用的局部函数定义的简单技巧。首先，您可以通过使用范围使k 隐含在您的递归定义中：

desc :: Int -> Node -> [Node]
desc k node = desc' node
    where
    desc' node = -- Carry on; k is in scope now.

其次，如果您要在同一范围内使用相同的k 多次调用您的函数，您可以为 部分应用 函数使用本地定义：

main = do
    k <- getKFromFile
    -- etc.
    let desc' = desc k -- Partial application.
        descA = desc' nodeA
        descB = desc' nodeB
    print [descA, descB]

正确的隐式参数传递通常使用 Reader monad 完成（或者可以说是模拟的）（请参阅 John L 的回答），尽管这对于您的用例来说听起来有点重量级。

【讨论】：