如何在Haskell中解析IO String？

Question

我遇到了Haskell的問題。 我的文本文件看起來像這樣：

5.
7. 
[(1,2,3),(4,5,6),(7,8,9),(10,11,12)].

我不知道如何獲得前兩個數字（上面的2和7）和最后一行的列表。 每行末尾有點。

我試圖構建一個解析器，但是名為'readFile'的函數返回Monad，稱為IO String。 我不知道如何從這種類型的字符串中獲取信息。

我更喜歡在一系列字符上工作。 也許有一個函數可以從'IO String'轉換為[Char]？

Answer 1

我認為你對Haskell中的IO有一個基本的誤解。 特別是，你這樣說：

也許有一個函數可以從'IO String'轉換為[Char]？

不，沒有¹ ，並且沒有這樣的功能是Haskell最重要的事情之一。

Haskell是一種非常有原則的語言。 它試圖保持“純”函數（沒有任何副作用，並在給出相同的輸入時始終返回相同的結果）和“不純”函數（具有類似讀取文件，打印等副作用）之間的區別到屏幕，寫入磁盤等）。 規則是：

1. 您可以在任何地方使用純函數（在其他純函數中，或在不純函數中）
2. 您只能在其他不純函數中使用不純函數。

代碼標記為純或不純的方式是使用類型系統。 當你看到像這樣的函數簽名時

digitToInt :: String -> Int

你知道這個功能是純粹的。 如果你給它一個String ，它將返回一個Int ，而且如果你給它相同的String ，它將總是返回相同的Int 。 另一方面，功能簽名就像

getLine :: IO String

是不純的 ，因為String的返回類型標有IO 。 顯然getLine （讀取一行用戶輸入）並不總是返回相同的String ，因為它取決於用戶鍵入的內容。您不能在純代碼中使用此函數，因為添加即使是最小的雜質也會污染純粹的代碼。 一旦你去IO你永遠不會回去。

您可以將IO視為包裝器。 當你看到一個特定的類型，例如x :: IO String ，你應該將其解釋為“ x是一個動作，當執行時，執行一些任意的I / O然后返回String類型的東西”（注意在Haskell， String和[Char]是完全相同的東西）。

那么如何訪問IO操作中的值？ 幸運的是，函數main的類型是IO () （它是一個執行一些I / O和返回() ，它與不返回任何內容相同。 因此，您始終可以在main使用IO功能。 當您執行Haskell程序時，您正在執行的是運行main函數，這會導致程序定義中的所有I / O實際執行 - 例如，您可以從文件讀取和寫入，請求用戶輸入，寫給stdout等等

您可以考慮構造一個像這樣的Haskell程序：

• 所有執行I / O的代碼都獲得了IO標記（基本上，你把它放在一個do塊中）
• 不需要執行I / O的代碼不需要在do塊中 - 這些是“純”函數。
• 您的main功能將您按照順序定義的I / O操作排列在一起，使程序按您希望的方式執行（在任何您喜歡的位置穿插純函數）。
• 運行main ，將導致執行所有這些I / O操作。

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那么，考慮到這一切，你如何編寫你的程序？ 好吧，功能

readFile :: FilePath -> IO String

將文件作為String讀取。 所以我們可以使用它來獲取文件的內容。 功能

lines:: String -> [String]

在換行符上拆分一個String ，所以現在你有一個String列表，每個String對應一個文件行。 功能

init :: [a] -> [a]

滴從列表中（這將擺脫最終的最后一個元素.每行）。 功能

read :: (Read a) => String -> a

獲取一個String並將其轉換為任意Haskell數據類型，例如Int或Bool 。 合理地結合這些功能將為您提供程序。

請注意，實際需要執行任何I / O的唯一時間是您正在讀取文件。 因此，這是程序中唯一需要使用IO標記的部分。 程序的其余部分可以“純粹”編寫。

聽起來你需要的是文章The IO Monad For Mon Is Not Care ，這應該可以解釋你的很多問題。 不要被“monad”這個術語嚇到 - 你不需要理解monad是什么來編寫Haskell程序（注意這個段落是我答案中唯一一個使用“monad”這個詞，盡管我承認我現在已經使用了四次......）

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這是我想寫的程序（我想）

run :: IO (Int, Int, [(Int,Int,Int)])
run = do
  contents <- readFile "text.txt"   -- use '<-' here so that 'contents' is a String
  let [a,b,c] = lines contents      -- split on newlines
  let firstLine  = read (init a)    -- 'init' drops the trailing period
  let secondLine = read (init b)    
  let thirdLine  = read (init c)    -- this reads a list of Int-tuples
  return (firstLine, secondLine, thirdLine)

要回答關於將lines應用於readFile text.txt輸出的npfedwards注釋，您需要意識到readFile text.txt為您提供了一個IO String ，並且只有當您將它綁定到一個變量（使用contents <- ）時訪問底層String ，以便您可以對其應用lines 。

記住：一旦你進入IO ，你永遠不會回去。

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¹我故意忽略unsafePerformIO因為正如名稱所暗示的那樣，它非常不安全！ 除非你真的知道自己在做什么，否則不要使用它。

Answer 2

作為編程菜鳥，我也被IO迷惑了。 請記住，如果你去IO你永遠不會出來。 克里斯寫了一個很好的解釋原因 。 我只是想提供一些關於如何在monad中使用IO String示例。 我將使用getLine讀取用戶輸入並返回IO String 。

line <- getLine 

所有這一切都將getLine的用戶輸入綁定到名為line的值。 如果你在ghci中輸入這個，並輸入:type line它將返回：

:type line
line :: String

可是等等！ getLine返回一個IO String

:type getLine
getLine :: IO String

所以，發生了什么事IO從尼斯getLine ？ <-發生了什么事。 <-是你的IO朋友。 它允許您顯示monad中IO所污染的值，並將其與正常功能一起使用。 Monads易於識別，因為它們以do開頭。 像這樣：

main = do
    putStrLn "How much do you love Haskell?"
    amount <- getLine
    putStrln ("You love Haskell this much: " ++ amount) 

如果你像我一樣，你很快就會發現， liftIO是你的下一個最好的單子的朋友，那$幫助減少你需要寫括號的數量。

那么如何從readFile獲取信息？ 好吧，如果readFile的輸出是IO String如下所示：

:type readFile
readFile :: FilePath -> IO String

那么你所需要的就是你的友好<- ：

 yourdata <- readFile "samplefile.txt"

現在，如果類型，在ghci中，檢查的類型yourdata你會發現這是一個簡單的String 。

:type yourdata
text :: String

Answer 3

正如人們已經說過的，如果你有兩個函數，一個是readStringFromFile :: FilePath -> IO String ，另一個是doTheRightThingWithString :: String -> Something ，那么你真的不需要從IO轉義一個字符串，因為你可以以各種方式結合這兩個功能：

使用fmap for IO （ IO是Functor ）：

fmap doTheRightThingWithString readStringFromFile

使用(<$>)表示IO （ IO是Applicative和(<$>) == fmap ）：

import Control.Applicative

...

doTheRightThingWithString <$> readStringFromFile

使用liftM for IO （ liftM == fmap ）：

import Control.Monad

...

liftM doTheRightThingWithString readStringFromFile

使用(>>=)表示IO （ IO為Monad ， fmap == (<$>) == liftM == \\fm -> m >>= return . f ）：

readStringFromFile >>= \string -> return (doTheRightThingWithString string)
readStringFromFile >>= \string -> return $ doTheRightThingWithString string
readStringFromFile >>= return . doTheRightThingWithString
return . doTheRightThingWithString =<< readStringFromFile

隨着do記號：

do
  ...
  string <- readStringFromFile
  -- ^ you escape String from IO but only inside this do-block
  let result = doTheRightThingWithString string
  ...
  return result

每次你都會得到IO Something 。

你為什么要這樣做呢？ 好吧，有了這個，您將擁有您所用語言的純粹和引用透明的程序（函數）。 這意味着每個類型都是無IO的函數是純粹的和引用透明的 ，因此對於相同的參數，它將返回相同的值。 例如， doTheRightThingWithString將為同一個String返回相同的Something 。 但是，不是無IO的readStringFromFile每次都可以返回不同的字符串（因為文件可以更改），因此您無法從IO轉義這樣的不正確值。

Answer 4

如果您有這種類型的解析器：

myParser :: String -> Foo

然后你用它來閱讀文件

readFile "thisfile.txt"

然后你可以使用讀取和解析文件

fmap myParser (readFile "thisfile.txt")

結果將具有類型IO Foo 。

fmap意味着myParser在IO內部運行。

想到它的另一種方法是，而myParser :: String -> Foo ， fmap myParser :: IO String -> IO Foo 。