IO Int -> Int 类型的 Haskell 函数，不使用 unsafePerformIO答案

【问题标题】：Haskell function with type IO Int -> Int, without using unsafePerformIOIO Int -> Int 类型的 Haskell 函数，不使用 unsafePerformIO
【发布时间】：2014-11-29 08:05:02
【问题描述】：

我有一个作业问题问我：

你能写一个 IO Int -> Int 类型的 Haskell 函数吗（不使用 unsafePerformIO）？如果是，请给出功能；如果不是，请说明原因。

我曾尝试写过这样的函数：

test :: IO Int -> Int
test a = do 
    x <- a
    return x

但这不起作用。我试图让它工作一段时间，但我做不到，所以我认为这个问题的答案是否定的。但是，我不明白为什么这是不可能的。为什么它不起作用？

【问题讨论】：

提示：函数不必使用所有参数。
对不起，我不明白这对我有什么帮助。据我了解，我的函数只有一个参数，那就是“IO Int”。如果我这样做：test :: IO Int -> Inttest a b = b 我收到以下错误：The equation(s) for ‘test’ have two arguments, but its type ‘IO Int -> Int’ has only one
该函数被允许使用其一个参数中的零个。它没有两个参数，所以你当然不能编写一个带有两个参数的模式。
啊。我曾想过这一点，但认为这是微不足道的。再想想，这似乎是正确的答案。谢谢！
另一个，也许更邪恶的提示：所有 Haskell 类型都有人居住：3 可能不是问题正在寻找的答案，但...

标签： haskell io

【解决方案1】：

IO Int -> Int 类型的唯一函数是无趣的，因为它们必须忽略它们的参数。也就是说，它们必须等价于

n :: Int
n = ...

f :: IO Int -> Int
f _ = n

（从技术上讲，还有f x = x `seq` n，正如@Keshav 指出的那样）。

这是因为无法逃脱 IO monad（与大多数其他 monad 不同）。这是设计使然。考虑

getInt :: IO Int
getInt = fmap read getLine

这是一个从标准输入读取整数的函数。如果我们可以写

n :: Int
n = f getInt

这将是一个整数值，它可以“依赖”于 IO 操作 getInt... 但必须是纯的，即根本不能执行任何 IO。如果我们根本不做 IO，我们如何使用 IO 操作？事实证明，我们不能以任何方式使用它。

有意义地进行此类操作的唯一方法是允许程序员打破“纯”契约，这是 Haskell 背后的主要内容。如果程序员足够大胆地声明“相信我，我知道我在做什么”，GHC 会给程序员一些“不安全”的操作。其中之一是“unsafePerformIO”。另一个是访问GHC.* 模块中的realWorld# 低级内容（如@Michael 上面所示）。甚至 FFI 也可以导入一个声称它是纯的 C 函数，本质上使用户能够编写自己的 unsafePerformIO。

【讨论】：

f x = seq x n 怎么样？这似乎不等同于f _ = n。（f = undefined 也不值，但那是另一回事……）
@KeshavKini：这几乎是等价的，因为seq x n 的结果要么是常量n，要么是底部。就此而言，f _ = undefined 也差不多。
@JohnL：我的意思是，如果f x = seq x n，那么f x 的值取决于x 是什么，而对于某些n :: Int，定义为f _ = n 的函数不能依赖关于它的论点的任何事情。对于某些n :: Int，f = undefined 也与定义为f _ = n 的所有函数不同，因为在后一种情况下，f 本身（未应用）标准化，而undefined 没有。然而f x = seq x n 和f = undefined 都是类型签名f :: IO Int -> Int 的有效定义，所以说IO Int -> Int 类型的所有函数都必须等价于f _ = n 似乎是不正确的。
@KeshavKini 我有点同意，但是undefined 和\_->undefined 之间的区别并不是很重要，并且仅在涉及seq 时才相关。如果我们要非常挑剔，undefined 也不同于error "a"。我们还可以考虑无限不同的值error "some string"。那为什么不包括涉及trace的表达式呢？
关于 FFI “基本上使用户能够编写自己的 unsafePerformIO” - 如果只有 FFI 有能力：那么 unsafePerformIO 将不需要作为原始定义...

【解决方案2】：

嗯，有两种方法……

如果您对常量函数感到满意，请使用：

test :: IO Int -> Int
test a = 42

否则，您必须执行与unsafePerformIO 相同的操作（或者更具体地说是unsafeDupablePerformIO）。

{-# LANGUAGE MagicHash #-}
{-# LANGUAGE UnboxedTuples #-}

import GHC.Base (IO(..), realWorld#)

unIO (IO m) = case m realWorld# of (# _, r #) -> r

test :: IO Int -> Int
test a = (unIO a) + 1

玩得开心……

免责声明：这一切都非常hacky ;)

【讨论】：

您需要添加一个 {-# NOINLINE unIO #-} 使其等同于 unsafeDupableIO
相关：stackoverflow.com/q/27041993.