在 Haskell 的 IO Monad 中对元组进行模式匹配

Question

我在业余时间一直在研究 Haskell，最近涉足一元函数领域。我已经将我一直在做的练习中的代码提取到这个非常人为的示例中，以找出我遇到的确切问题：

import System.Random

rndPermu :: [a] -> IO (a, [a])
rndPermu xs = (front, back)
    where (front, back) = hurf xs

hurf :: [a] -> IO (a, [a])
hurf xs = randomRIO (0, (length xs) - 1) >>= \r -> return $ removeAt r xs

removeAt :: Int -> [a] -> (a, [a])
removeAt n xs = (e, rest)
    where e    = xs !! n
          rest = take n xs ++ (tail $ drop n xs)

rndPermu 在加载到 GHCi 时会产生类型错误，说明在“where”子句中需要类型 (t, t1) 但收到了 IO (a, [a])。我可以使用 (liftM fst) 之类的东西从元组中提取单个项目并分配一个值，但这显然是一种草率而迂回的处理方式。我觉得我可能会因为一些语法的细微差别而绊倒在我脸上。如何解决这种类型的错误？应该可以直接匹配一个包裹在 monad 中的元组，不是吗？

Answer 1

我不知道你为什么没有

rndPermu xs = hurf xs

但要回答你提出的问题，试试这个

rndPermu xs = do (front, back) <- hurf xs
                 return (front, back)

我的理解是你不能直接匹配IO中的东西。您必须先使用<- 语法将其提取出来。

Answer 2

如果我正确理解您要执行的操作，rndPermu 会尝试获取 hurf 返回的 IO 中的值并从中删除 IO，例如 rndPermu :: IO a -> a。这是不可能的。 IO monad 中的返回值表明 hurf 函数使用 IO，所有使用 hurf 调用结果的函数因此也将间接使用 IO：它们的返回值也应该在 IO单子。这是由类型系统强制执行的。

如果你只想在 monad 中使用模式匹配，最直接的方法是使用 do-notation：

rndPermu :: [a] -> IO (a, [a])
rndPermu xs =
   do (front, back) <- hurf xs
      return (front, back)

一种常见的模式是使用不同的纯函数对值进行进一步处理。 这些函数只是从 IO 或不同的 monad 调用的，但它们不需要知道这一点：

-- pure function to do something with the result of |hurf|
modify :: (a, [a]) -> (a, [a])
modify (a, as) = (a, reverse as)

rndPermu :: [a] -> IO (a, [a])
rndPermu xs =
   do r <- hurf xs
      return (modify r)
-- or, with >>= operator:
-- hurf xs >>= return . modify

Answer 3

作为do 块的替代方法，您可以在绑定一元值的函数中进行模式匹配：

rndPermu xs = hurf xs >>= \(front, back) -> return (front, back)

rndPermu xs = hurf xs >>= \res -> case res of (front, back) -> return (front, back)

Answer 4

为了回答您评论中的问题，GHCi 确实推断 rndPermu 应该有一个 IO 类型。那不是问题。问题是这一行：

 where (front, back) = hurf xs

类型推断只是（松散地）意味着您不必指定您正在处理的表达式的类型。类型推断并不意味着 Haskell 会简单地将一种类型的值默默地转换为另一种类型；事实上恰恰相反。正如其他人所提到的，如果您不想编写 do 块，则不必编写，但您必须处理具有 IO 值的事实。