Haskell Data.Maybe *** 例外：Maybe.fromJust：没有答案

【问题标题】：Haskell Data.Maybe *** Exception: Maybe.fromJust: NothingHaskell Data.Maybe *** 例外：Maybe.fromJust：没有
【发布时间】：2018-07-02 04:27:44
【问题描述】：

我尝试编写一个练习程序。如果它可以根据给定的语法解析字符串，它应该读取一个字符串并返回一个空列表。如果字符串不是有效的语法，它应该返回“Nothing”。喜欢这里：

>prog "c+c*c$"
Just""
>prog "c+c-c$"
Nothing

我编写了以下函数，它们在 GHCI 中加载和编译，但是当我使用任何参数运行 prog 时，我得到以下异常：*** Exception: Maybe.fromJust: Nothing

我想我以错误的方式访问或传递了 Maybe 字符串，但不确定在哪里。欢迎任何有关正确处理 Maybe 结构的帮助。

这是我的代码：

import Data.Maybe


match :: Char -> Maybe String -> Maybe String
match x input
  | (isNothing input == False) && (x == head (fromJust(input))) = Just (tail (fromJust(input)))
  | otherwise = Nothing


prog :: String -> Maybe String
prog x = match '$' (expr (Just (x)))


expr :: Maybe String -> Maybe String
expr x = ttail (term x)


term :: Maybe String -> Maybe String
term x = ftail (factor x)


ttail :: Maybe String -> Maybe String
ttail x
  | fromJust(x) == [] = Just []
  | otherwise = ttail (term (match '+' x))


factor :: Maybe String -> Maybe String
factor x = match 'c' x


ftail :: Maybe String -> Maybe String
ftail x
  | fromJust(x) == [] = Just []
  | otherwise  = ftail ( factor ( match '*' x))

【问题讨论】：

异常中错误消息的哪一部分对您来说没有意义？
好吧，基本上它首先发生的原因。在我的理解中，当使用有效参数字符串“c+c*c$”执行 prog 时，它甚至不应该存在 Nothing 状态。如果字符串不正确，它不应该返回异常，只返回“Nothing”。
您正在使用很多偏函数，例如head,tail,fromJust，应尽可能避免。最好使用模式匹配和打开警告，因为它通常允许编译器指出程序崩溃的情况。
这个逻辑有点难以理解，但如果你跟踪它，你会看到第一个 c 匹配，但随后有一个 match '*' 其余返回 Nothing 和你最终在ftail Nothing。 ftail 定义中的第一个守卫尝试评估 fromJust Nothing 并且......你的例外！

标签： haskell maybe

【解决方案1】：

OP 的代码中有几个反模式。我只讨论这个sn-p。

match :: Char -> Maybe String -> Maybe String
match x input
  | (isNothing input == False) && (x == head (fromJust(input))) = Just (tail (fromJust(input)))
  | otherwise = Nothing

使用isNothing, fromJust 是一种反模式，因为后者是一个部分函数，当输入Nothing 时会导致程序崩溃。程序员必须小心总是事先检查isJust，这很容易忘记。完全忘记这些功能并改用模式匹配会简单得多（见下文）。
.. == False 应改写为 not ..
not (isNothing ..) 应该是 isJust ..（但同样，模式匹配使这毫无意义）
head,tail,!! 也是部分函数，应尽可能将它们替换为模式匹配。上面，head 可能会在 [] 上调用，因此我们需要事先检查它。模式匹配避免了这种需要。
可以使用null .. 代替.. == []（或者更好的模式匹配）。
永远不要为函数调用写f(x)，括号在那里没有用处。
使用-Wall 标志打开警告：编译器经常会发现代码中的问题。

如果您正在学习 Haskell，我强烈建议您不要使用危险的偏函数并阅读有关模式修补的教程，使用它可以防止代码中的几乎所有问题。

为了比较，上面的代码可以改写为：

match :: Char -> Maybe String -> Maybe String
match x (Just (y:ys)) | x==y = Just ys
match _ _                    = Nothing

注意模式匹配如何同时检查参数是否为Just，其中包含非空列表，并在构造函数中提取数据。当它失败时，将采用下一个匹配的情况（而不是使程序崩溃）。

在没有模式匹配的语言（比如 Java）中，库通常会迫使我们记住在访问数据 (x.next()) 之前检查数据是否存在 (x.hasNext())。忘记检查会导致运行时错误/异常。使用模式匹配，这两个步骤组合在同一个语言结构中，因此无法“忘记”检查并导致程序崩溃。

与原始代码不同，match x (Just []) 不会崩溃，而是返回 Nothing。

【讨论】：

我比我更喜欢这个match :)

【解决方案2】：

fromJust 期望传递一个Just 值，它接收一个Nothing 值，这就是发生此异常的原因：

http://hackage.haskell.org/package/base-4.11.1.0/docs/Data-Maybe.html#v:fromJust

请注意，我鼓励您使用 maybe 函数，它可以帮助您澄清我认为的代码（并且......也许会找到错误:)）

另外，maybe 比 fromJust 更可取，因为它不是偏函数（即保证函数在运行时不会出错）

例如它允许你重写：

match :: Char -> Maybe String -> Maybe String
match x input
  | (isNothing input == False) && (x == head (fromJust(input))) = Just (tail (fromJust(input)))
  | otherwise = Nothing

作为

match :: Char -> Maybe String -> Maybe String
match x input =
  maybe
    Nothing
    (\i ->
      if x == head i
        then Just $ tail i
        else Nothing)
    input

还有一点：head 和 tail 也是部分函数，您更喜欢使用这样的模式匹配，以避免在字符串为空时出现运行时异常，例如：

match :: Char -> Maybe String -> Maybe String
match x input =
  maybe
    Nothing
    (\i -> case i of
      [] -> Nothing
      first:rest -> 
        if x == first
          then Just rest
          else Nothing)
    input

（编辑：另外，请参阅@chi 的答案，它给出了一个很好的匹配的惯用实现！）

【讨论】：