如何使用适当的 IO monad 打印无限列表中的每个项目

Question

我有一个简单的整数定义，用一个无限列表完成：

nats = 0: map (+1) nats

我想制作一个打印每个元素的无限列表的版本。

我用Data.Trace (trace)做到了

nats = 0: map (\x -> 1 + trace (show x) x) nats

但这有点作弊。 使用 IO monad 正确执行此操作会更好。

我尝试使用以下代码使用IO [Int] 类型的无限列表：

nats' = (fmap f nats') >>= mapM (\x -> do{print x; return x})
  where f l = 0:map (+1) l

类型签名有效，但是当我尝试使用 take 10 'nats 评估它时， 它陷入无限递归而没有打印任何内容。

这段代码有什么问题，类型签名正确吗？解决这个问题的正确方法是什么？

编辑 ：

我有这个问题的变体，我想创建一个包含用户所有输入的无限列表。 我该怎么做？

Answer 1

IO monad 是严格的。当我们运行x <- ioAction 时，我们完全执行ioAction 并在x 绑定到一个值之前观察它的所有副作用。因此，如果ioAction 是一个无限循环，它永远不会返回要绑定到x 的值。

在您的情况下，代码具有以下形式

nats' = (fmap f nats') >>=  ...

相当于

nats' = nats' >>= return . f >>= ...

因此，nats' 将在执行 return . f 之前递归，从而导致无限循环并阻止任何输出。

如何使它真正起作用？

Haskell 最惯用的方法是将副作用与实际计算分开：我们定义一个纯值

nats = 0 : map (+1) nats

然后我们打印出来

nats' = for_ nats print

请注意，上面使用for/traverse/mapM（而不是它们的_ 变体）几乎没有意义，因为列表是无限的，因此它永远不会返回值，而只会无限执行许多印刷品。

如果你真的想交错 IO 和计算，即使这通常不那么惯用，你也可以使用递归：

nats' = go 0
  where go l = print l >>= go (l+1)

如果你想尝试返回一个列表，即使这实际上永远不会发生，你可以使用这个：

nats' = go 0
  where go l = do 
           print l
           ls <- go (l+1)
           return (l:ls)

但是，这不必要地复杂。